CH615519A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelanordnung für einen Wechselstromsteller, der aus steuerbaren Gleichrichterelementen besteht und an einen Transformator angeschlossen ist.

Bei einem Wechselstromsteller erfolgt die Regelung des Stromes dadurch, dass zu Beginn einer jeden Halbwelle der Stromfluss entsprechend verzögert wird. Stimmen die Zündwinkel der positiven und negativen Halbwellen nicht genau überein, so entsteht ein Gleichstromglied in dem Strom. Ist der Wechselstromsteller an einen Transformator angeschlossen, so treibt das durch ungleiche Zündwinkel hervorgerufene Gleichstromglied den vorgeschalteten Transformator einseitig in Sättigung. Hierdurch entstehen hohe Magnetisierungsströme, iie die Leerlaufverluste des Transformators stark erhöhen.

Bisher hat man die Entstehung eines Gleic Astromgliedes durch eine sehr hohe Winkelgenauigkeit des den Wechselstromsteller steuernden Steuersatzes zu verhindern versucht. Derartige Steuersätze erfordern einen entsprechenden hohen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelanordnung für einen an einen Transformator angeschlossenen Wechselstromsteller zu schaffen, durch die die Entstehung eines schädlichen Gleichstromgliedes in einem durch einen Wechselstromsteller gesteuerten Stromkreis vermieden wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, dass in jeder Phase allen Wicklungen des Transformators ein Stromwandler zugeordnet ist und die Sekundärwicklungen aller in der gleichen Phase liegenden Stromwandler in Differenzschaltung zusammengeschaltet sind, dass an diese Differenzschaltung eine in jeder Halbwelle den Spitzenwert des in der Differenzschaltung gebildeten Differenzwertes erfassende Messanordnung angeschlossen ist, deren Ausgangs-Signal auf den Steuerkreis jedes Zweiges des Wechselstromstellers geführt ist und in Abhängigkeit der Polarität dieses Ausgangs-Signals die Gleichrichterelemente steuert. Mit der beschriebenen Regelanordnung wird der Zündwinkel der einzelnen Gleichrichterelemente des Wechselstromstellers jeweils so ver-5 schoben, dass sich für die positiven und negativen Halbwellen jeweils eine Stromführungsdauer ergibt, die kein schädliches Gleichstromglied zur Folge hat.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine besonders einfache Regelanordnung dadurch erreicht, dass die Mess-10 anordnung zwei über entgegengesetzt gepolte Dioden an die Differenzschaltung angeschlossene Kondensatoren aufweist, an die jeweils ein Operationsverstärker mit seinem invertierenden und nicht invertierenden Eingang angeschlossen ist, dass der Ausgang jedes Operationsverstärkers an einen Eingang einer i5 Differenzstufe angeschlossen und deren Ausgang mit den Steuerkreisen der in den beiden Zweigen des Wechselstromstellers angeordneten Gleichrichterelemente verbunden ist. Ein entgegengesetztes Verschieben der Zündzeitpunkte der Gleichrichterelemente des Wechselstromstellers gelingt vorteil-2» hafterweise dadurch, dass der Ausgang der Differenzstufe mit dem einen Eingang einer im Steuerkreis des einen Gleichrichterelementes angeordneten Additionsstufe und dem Eingang einer im Steuerkreis des anderen Gleichrichterelementes angeordneten Subtraktionsstufe verbunden ist. 25 Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird der Erfindungsgegenstand näher beschrieben. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung eine einphasige Darstellung gewählt. Bei einem mehrphasigen Transformator muss für jede Phase eine Regelanordnung vorgesehen werden, .m Mit 1 ist ein Transformator bezeichnet, der mit seiner Primärseite la an einer Netzspannung U liegt. An die Sekundärseite lb dieses Transformators ist die Reihenschaltung eines Verbrauchers 2 mit einem Wechselstromsteller 3 angeschlossen. Ferner liegt an der Sekundärseite lb ein Filter 4 zur Unterdrük-« kung von Oberwellen. Mit der Primärseite la des Transformators 1 ist ein Stromwandler 5 in Reihe geschaltet. Desgleichen ist auf der Sekundärseite lb ein Stromwandler 6 so angeordnet, dass er von dem Strom im Verbraucher 2 und in dem Filter 4 durchflössen wird. Die Sekundärwicklung 5 a des Stromwandlers 4i) 5 und die Sekundärwicklung 6a des Stromwandlers 6 sind in Differenzschaltung zusammengeschaltet. Im Mittelzweig dieser Differenzschaltung ist ein ohmscher Widerstand 7 angeordnet. Infolge der Differenzschaltung der Sekundärwicklungen Sa und 6a fliesst über den ohmschen Widerstand 7 nur ein dem Magne-45 tisierungsstrom des Transformators proportionaler Strom.

An die eine Anschlussseite des ohmschen Widerstandes 7 sind über zwei entgegengesetzt gepolte Dioden 10 und 11 zwei Kondensatoren 12 und 13 mit ihrem einen Anschlusspol angeschlossen.

so Mit ihrem anderen Anschlusspol sind die Kondensatoren 12 und 13 mit der an Erde liegenden Anschlussseite des ohmschen Widerstandes 7 verbunden. Der mit der Diode 10 bzw. 11 verbundene Anschlusspol des Kondensators 12 bzw. 13 ist jeweils über einen Eingangswiderstand 14 bzw. 15 mit dem 55 invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 16 bzw. 17 verbunden. Der nicht invertierende Eingang der Operationsverstärker 16 und 17 liegt an Erdpotential. Die beiden Operationsverstärker 16 und 17 sind jeweils mit ihrem Ausgang an eine Differenzstufe 18 geführt. Das Ausgangssignal der Differenzio stufe 18 wird in die Steuerkreise des Wechselstromstellers 3 eingeführt.

Der Wechselstromsteller 3 enthält als Gleichrichterelemente zwei antiparallel geschaltete Thyristoren 3a und 3b. Die Thyristoren 3a und 3b erhalten ihr Zündsignal von einem 65 Regelgerät 19. In dem zwischen dem Regelgerät 19 und dem Thyristor 3a bestehenden Steuerkreis ist eine Subtraktionsstufe 20 und in den zwischen dem Thyristor 3b und dem Regelgerät 19 bestehenden Steuerkreis eine Additionsstufe 21 eingefügt.

Dem einen Eingang der Subtraktionsstufe 20 und der Additionsstufe 21 wird jeweils das entsprechende Steuersignal des Regelgerätes 19 zugeführt. An dem anderen Eingang der Subtraktionsstufe 20 bzw. der Additionsstufe 21 liegt das Ausgangssignal der Differenzstufe 18.

Tritt infolge ungleichmässiger Steuerung der beiden Thyristoren 3a und 3b ein Gleichstromglied auf, so führt dies zu einer einseitigen Sättigung des Transformators. Infolge der einseitigen Sättigung wird der Magnetisierungsstrom unsymmetrisch und weist in der einen Halbwelle eine starke Spitze auf. Durch die Differenzschaltung der Sekundärwicklungen 5a und 6a der Stromwandler 5 und 6 werden solche Spitzen des Magnetisierungstromes erfasst. Je nach der Polarität der Spitze wird der Kondensator 12 oder 13 über seine Diode 10 bzw. 11 auf den Wert der Spitze des Magnetisierungsstromes aufgeladen. Das Ausgangssignal der Operationsverstärker 16 und 17 entspricht jeweils der an dem betreffenden Kondensator 12 bzw. 13 anstehenden Spannung. In der Differenzstufe 18 wird die Differenz aus den Ausgangssignalen der beiden Operationsverstärker gebildet. Das Ausgangssignal der Differenzstufe ist somit ein Mass für die Unsymmetrie des Magnetisierungsstromes.

Über die Subtraktionsstufe 20 und die Additionsstufe 21 wird das Ausgangssignal der Differenzstufe 18 in den Steuerkreis des Thyristors 3a bzw. 3b eingeführt.

3 615 519

Die Einführung über eine Subtraktionsstufe in den einen Steuerkreis und über eine Additionsstufe in den anderen Steuerkreis hat eine gegensätzliche Verschiebung der Zündzeitpunkte in den beiden Steuerkreisen zur Folge. Ob beispiels-5 weise der Zündzeitpunkt für den Thyristor 3a vor- oder zurückverlegt wird, hängt wiederum von der Polarität des Ausgangssignals der Differenzstufe 18 ab. Der Zündzeitpunkt der beiden Thyristoren wird jeweils soweit verschoben, dass kein schädliches Gleichstromglied auftritt.

io Die beschriebene Regelanordnung ist auch für Transformatoren mit Tertiärwicklungen geeignet. Mit der Tertiärwicklung wird ebenfalls wie mit der Primär- und Sekundärwicklung in jeder Phase ein Stromwandler in Reihe geschaltet. Die mit der Sekundär- und Tertiärwicklung in Reihe liegenden Stromwand-i s 1er werden mit den der Primärwicklung zugeordneten Stromwandlern in Differenzschaltung zusammengeschaltet, so dass wiederum von dieser Differenzschaltung der Magnetisierungsstrom abgegriffen werden kann.

Es sei noch erwähnt, dass bei unterschiedlicher Schalt-:o grappe des Transformators und des angeschlossenen Verbrauchers, z.B. Transformator im Stern, Verbraucher im Dreieck, eine Auswahlschaltung erforderlich ist, durch welche eine phasengerechte Aufschaltung des Ausgangssignals der Differenzstufe 18 auf die einzelnen Steuerkreise erfolgt.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

615 519

1. Regelanordnung für einen Wechselstromsteller, der aus steuerbaren Gleichrichterelementen besteht und an einen Transformator angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Phase allen Wicklungen des Transformators (1) ein Stromwandler (5,6) zugeordnet ist und die Sekundärwicklungen aller in der gleichen Phase liegenden Stromwandler (5, 6) in Differenzschaltung zusammengeschaltet sind, dass an diese Differenzschaltung eine in jeder Halbwelle den Spitzenwert des in der Differenzschaltung gebildeten Differenzwertes erfassende Messanordnung (10 bis 18) angeschlossen ist, deren Ausgangssignal auf den Steuerkreis jedes Zweiges des Wechselstromstellers (3) geführt ist und in Abhängigkeit der Polarität dieses Ausgangssignals die Gleichrichterelemente (3a, 3b) steuert.

2. Regelanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung zwei über entgegengesetzt gepolte Dioden (10,11) an die Differenzschaltung angeschlossene Kondensatoren (12,13) aufweist, an die jeweils ein Operationsverstärker (16 bzw. 17) mit seinem invertierenden und nicht invertierenden Eingang angeschlossen ist, dass der Ausgang jedes Operationsverstärkers (16,17) an einen Eingang einer Differenzstufe (18) angeschlossen und deren Ausgang mit den Steuerkreisen der in den beiden Zweigen des Wechselstromstellers angeordneten Gleichrichterelemente (3a, 3b) verbunden ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Regelanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Differenzstufe (18) mit dem einen Eingang einer im Steuerkreis des einen Gleichrichterelementes (3b) angeordneten Additionsstufe (21) und mit dem einen Eingang einer im Steuerkreis des anderen Gleichrichterelementes (3a) angeordneten Subtraktionsstufe (20) verbunden ist.