DD267850B5 - Schaltungsanordnung zur digitalen Ansteuerung von netzgeloeschten Stromrichtern in Sechspuls-Brueckenschaltung - Google Patents

Description

Dieser mehrmalige Durchlauf ist durch eine Steuerschaltung, welche den Aufwand beträchtlich erhöht, zu gewährleisten. Außerdem kann es durch die Verrechnung der Zündwinkelbereichezur Rotation der Zündmaske in beiden Richtungen kommen. Es ergibt sich die Notwendigkeit der Verwendung eines Links-Rechts-Schieberegisters und dadurch die Möglichkeit dor Zündung von Thyristoren, die schon Strom führen. Eine Zündunterdrückung ist nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik insbesondere im Hinblick auf eine Verbesserung der Gebrauchseigenschaften der Ansteuerung der in der Antriebstechnik verwendeten Stromrichter.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur digitalen Ansteuerung der Ventile in netzgelöschten Stromrichtern in Sechspulsbrückenschaltung unter Verwendung einer rechnergestützten Informationsverarbeitung zu schaffe i. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung eines Mikrorechners in der Weise gelöst, daß durch den Mikrorechner über die Dateneingänge und die Steuereingänge ein erstes Zwischenregister mit einer Zündmaske für die nächstfolgende Zündung des Stromrichters und ein zweites Zwischenregister mit einer Zündmaske für eine Zwischenzündung zum Synchronisationszeitpunkt geladen wird, daß beide Zwischenregister über Datenausgänge mit den Dateneingängen von Ausgaboregistern verbunden sind, wobei die Datenausgänge der Ausgaberr.gister parallelgeschaltet und über Widerstände an die positive Versorgungsspannung gelegt sind, daß die Steuereingänge der beiden Ausgaberegister mit Zeitgebern zur Zündimpulsbildung, die ihre Zeitkonstanten über die Dateneingänge vom Mikrorechner erhalten und von dan Ausgängen von zwei Und-Verknüpfungsgattern über Steuereingänge getriggert werden, wobei die Triggerung des einen Zeitgebers mittels eines Steuereinganges vom Mikrorechner freigegeben oder gesperrt werden kann, verbunden sind, daß jeweils ein Eingang der beiden Und-Verknüpfungsgatter miteinander verbunden und als Impulsspeichereingang ausgeführt sind, daß der zweite Eingang des ersten Und-Verknüpfungsgatters an den Ausgang eines Zündverzögerungszeitgebers, dessen Zeitkonstante über Dateneingänge vom Mikrorechner vorgegeben wird, angeschlossen ist und daß der zweite Eingang des Und-Verknüpfungsgatters mit dem Steuereingang des Ausgaberegisters, dem Steuereingang des Zündverzögerungszeitgebers und dem Ausgang des Synchronisationszeitgebers, der über seinen Daten- und Triggereingang vom Mikrorechner gesteuert wird, verbunden ist.

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung wird an Hand der Figur, welche eine Blockdarstellung der Erfindung zeigt, näher erläutert. Ein Mikrorechnerregler 1 bestimmt zyklisch die Stellgröße für die Ausgangsspannung des netzgelöschten Stromrichters. Die Zykluszeit beträgt für Stromrichter in Sechspuls-Brückenschaltung Ve der Periodendauer des speisenden Netzes. Sie wird von dem durchlaufenden Synchronisationszeitgeber 11 vorgegeben, der als Rückwärtszähler bei Nulldurchgang einen Synchronisationsimpuls ausgibt und automatisch durch Setzen seiner vom Mikrorechnerregler 1 über den Dateneingang Dl gesteuerten Zeitkonstante nach jedem Nulldurchgang neu gestartet wird. In Verbindung mit dem Mikrorechnerregler 1 arbeitet der Synchronisationszeitgeber 11 als digitales PLL-Filter. Er gibt äquidistante Synchronisationsimpulse für die Ansteuerung aus, die eine definierte Phasenlage zur Netzspeisespannung haben und deren Abstände netzfrequenzabhängig korrigiert werden. Abgeleitet aus der Stellgröße des übergeordneten Stromreglers werden Zündverzögerungswinkel und Zündmaske für die Zündung im nachfolgenden Zündzyklus bzw. die Zündmaskn für eine zusätzliche Zwischenzündung zum nächsten Synchronisationszeitpunkt bestimmt. Die Zündverzögerungszeitkonstante wird durch den Mikrorechnerregler 1 dem Zündverzögerungszeitgeber 10 über den Dateneingang Dl vorgegeben. Das Laden des Rückwärtszählers mit der vorgegebenen Zeitkonstante sowie der Start des Zündverzögerungszeitgebers 10 erfolgen über den Steuereingang R₀ durch einen Synchronisationsimpuls vom Synchronisationszeitgeber 11 immer nur zu den Synchronisationszeitpunkten. Beim Nulldurchgang triggert der Zündverzögerungszeitgeber 10 über das Und-Verknüpfungsglied 8 den Zeitgeber 6, an dessen Ausgang ein L-Impuls von einer Dauer entsprechend der über den Dateneingang Dl vom Mikrorechnerregler 1 vorgegebenen Zeitkonstanten entsteht, der dann das Ausgaberegister 4 für die definierte Impulsdauer leitend steuert. Damit wird die vom Mikrorechnerregler 1 in das Zwischenregister 2 eingeschriebene Zündmaske für die verzögerte Zündung, die bereits zum jeweils vorangegangenen Synchronisationszeitpunkt in das Ausgaberegister 4 durch Anlegen des Synchronisationsimpulses an den Steuereingang STB eingespeichert wurde, für die Impulsdauer zur Zündung des Stromrichters ausgegeben. Die Triggerung des Zeitgebers 6 und die beschriebene Zündung kann infolge des Und-Verknüpfungsgatters 8 nur dann erfolgen, wenn kein Impulsspeicherbefehl IS vorliegt. Die Zündmaske für eine Zwischenzündung wird vom Mikrorechnerregler 1 in das Zwischenregister 3 eingeschrieben und vom Ausgaberegister 5 übernommen, wenn sein Ausgang gesperrt ist. Damit wird sichergestellt, daß der Mikrorechnerregler 1 die Zündmasken zu jedem Zeitpunkt zwischen den Synchronisationsimpulsen in den Zwischenregistern 2; 3 ändern kann. Die Übernahme durch das jeweilige Ausgaberegister 4; 5 ist bei freigegebener ' Zündimpulsausgabe gesperrt. Eine Zündmaskenänderung während der Impulsausgabe ist damit nicht möglich. Für die Zwischenzündung zum Synchronisationszeitpunkt ist der Zeitgeber 7 zur Bildung der Zündimpulse über den Steuereingang S vom Mikrorechnerregler 1 zu aktivieren. Die Triggerung des Zeitgebers 7 und damit die Ansteuerung und ausgangsseitige Freigabe des Ausgaberegisters 5 mit einem L-Impuls entsprechend der Dauer der vom Mikrorechnerregler 1 über den Dateneingang Dl dem Zeitgeber 7 vorgegebenen Zeitkonstante erfordert über das Und-Verknüpfungsgatter 9 durch den Synchronisationsimpuls des Syhchronisationszeitgebers 11 zum Synchronisationszeitpunkt, sofern kein Impulssperrbefehl vorliegt. Die beiden Ausgaberegister 4; 5 sind ausgangsseitig parallelgeschaltet. Dazu sind vorzugsweise Openkollektorstufen vorgesehen, die über Widerstände an die positive Versorgungsspannung geschaltet sind. Die Ausgaberegister können auch über getrennte Register- und Openkollektortreiber-Schaltkreise realisiert sein.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß die Genauigkeit für die Ausgabe der Zündimpulse unabhängig von Programmlaufzeiten des Mikrorechnerreglers ist. Die hardwaregesteuerte Zündimpulsausgabe unterstützt die hohe Dynamik bei der erfindungsgemäßen Zündung netzgelöschter Stromrichter. Eine erhebliche Erhöhung der Sicherheit bei der Ansteuerung der Stromrichterventile ist dadurch gegeben, daß bei freigegebener Zündimpulsausgabe keine Änderung der Zündmaske in den Ausgaberegistern möglich ist. In Informationsverarbeitungssystemen zur digitalen Steuerung und Regelung von netzgelöschten Stromrichtern werden hochpriorisierte Interruptebenen für die Realisierung zeitkritischer Anstei'erfunktionen vermieden.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung zur digitalen Ansteuerung von netzgelöschten Stromrichtern in Sechspuls-Brückenschaltung unter Verwendung eines Mikrorechners, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Mikrorechner (1) über die Dateneingänge (Dl) und die Steuereingänge (OE; STB) ein erstes Zwischenregister (2) mit einer Zündmaske für die nächstfolgende Zündung des Stromrichters und ein zweites Zwischenregister (3) mit einer Zündmaske für jine Zwischenzündung zum Synchronisationszeitpunkt geladen wird, daß beide Zwischenregister (2; 3) über Datenausgänge (DO) mit den Dateneingängen (Dl) von Ausgaberegistern (4; 5) verbunden sind, wobei die Datenausgänge (DO) der Ausgaberegister (4; 5) parallelgeschaltet und über Widerstände an die positive Versorgungsspannung gelegt sind, daß die Steuereingänge (OE) der beiden Ausgaberegister (4; 5) mit Zeitgebern (6; 7) zur Zündimpulsbildung, die ihre Zeitkonstanten über die Dateneingänge (Dl) vom Mikrorechner (1) erhalten und von den Ausgängen von zwei Und-Verknüpfungsgattern (8; 9) über Steuereingänge (R₀) getriggert werden, wobei die Triggerung des einen Zeitgebers (7) mittels eines Steuereinganges (S) vom Mikrorechner (1) freigegeben oder gesperrt werden kann, verbunden sind, daß jeweils ein Eingang der beiden Und-Verknüpfungsgatter (8; 9) miteinander verbunden und als Impulssperreinrichtung ausgeführt sind, daß der zweite Eingang des Und-Verknüpfungsgatters (8) an den Agsgang eines Zündverzögerungszeitgebers (10), dessen Zeitkonstante über den Dateneingang (Dl) vom Mikrorechner (1) vorgegeben wird, angeschlossen ist und daß der zweite Eingang des Und-Verknüpfungsgatters (9) mit dem Steuereingang (STB) des Ausgaberegisters (4), dem Steuereingang (R₀) des Zündverzögerungszeitgebers (10) und dem Ausgang des Synchronisationszeitgebers (11), der über seinen Daten- und Triggereingang vom Mikrorechner (1) gesteuert wird, verbunden ist.

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   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur digitalen Ansteuerung von netzgelöschten Stromrichtern in Sechspuls-Brückenschaltung und ist insbesondere für eine Anwendung in der Gleichstrom-Antriebstechnik vorgesehen.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   In der OD-PS 220187, H 02 M, 1/08 ist eine Schaltungsanordnung zur Zündimpulserzeugung für Stromrichterschaltungen, insbesondere für netzgelöschte gesteuerte Gleichrichter-Brückenschaltungen beschrieben, welche eine digitale Lösung zur Erzeugung von Zündimpulsen für die direkte digitale Regelung von Gleichstromantrieben darstellt. Die in dieser Schrift vorgestellte Lösung zeichnet sich durch zwei Komparatoren aus, die den eingegebenen und sich zwischen 0" und 180° el bewegenden Zündwinkelsollwert je nach seiner tatsächlichen Größe einem bestimmten von vorzugsweise drei möglichen Winkelbereichen zuordnen, wobei die Ausgänge der beiden Komparatoren auf zwei Multiplexer geschaltet sind und wobei der erste Multiplexer wahlweise auf einen der Winkelbereichsfestwerte eingestellt wird und dieser Festwert auf ein Subtrahierwerk, welches zur Differenzbildung des eingegebenen Zündwinkels mit dem eingestellten Winkelbereichsfestwert vorgesehen ist, geschaltet ist, daß die Ausgangsgröße des Subtrahierwerkes, welche vorzugsweise einem Winkel zwischen 0° und 60° el entspricht, auf einen Rückwärtszähler geschaltet ist, durch dessen Ausgangsgröße bei Nulldurchgang ein Zeitgeber gestartet und ein Speicher gesetzt wird, wobei die Ausgangsgröße des Zeitgebers als Rückstellgröße auf den Speicher aufgeschaltet wird und daß der Ausgang des zweiten Multiplexers, dessen Stellung analog der Winkelbereichsfestwerte des ersten Multiplexers ist und der mit vorzugsweise drei Dualzahlen beaufschlagt ist, auf einen weiteren Speicher geschaltet ist, dessen Ausgangssignal sowohl auf ein zweites Subtrahierwerk als auch auf einen weiteren Speicherr, dessen Ausgang ebenfalls auf das zweite Subtrahierwerk geschaltet ist, gegeben wird, daß der Ausgang des zweiten Subtrahierwerkes gemeinsam mit einer konstanten Größe über ein Addierwerk auf einen Betragsbildner zur Ermittlung des Betrages und des Vorzeichens der im Addierwerk gebildeten Summe gegeben und der ermittelte Betrag auf einen Impulsgenerator geschaltet ist, daß der Ausgang des Impulsgenerators gemeinsam mit dem Vorzeichensignal auf eine, vorzugsweise mit negierten und nichtnegierten Eingängen versehenen Und-Schaltung bestehenden Logikschaltung geschaltet ist, wöbe· die Ausgänge der Und-Schaltungen auf ein Rechts-Links-Schieberegister, dessen Ausgang über den dritten Speicher und vorzugsweise einen nachgeschalteten Impulsverstärker die Ansteuerimpulsfolge beinhaltet, geführt sind. Diese bekannte Schaltung ist also charakterisiert durch die Aufteilung des Zündwinkelbereiches 0°... 180° in drei Bereiche von 60° und die Verwendung nur eines Verzögerungskanals für 60° el sowie der Rotation der Zündmaske entsprechend dem aktuellen Zündwinkelbereich und Berechnung eines relativen Restwinkels von S 60°. Obwohl die Ausnutzung der maximalen Schnelligkeit der Zündwinkeländerungen von netzgelöschten Gleichrichterbrückenschaltungen gewährleistet ist, besitzt die Schaltung folgende Nachteile: Es muß bei einem Zündwinkelbereichswechsel in Richtung Gleichrichterbetrieb eine Zündung zum natürlichen Zündzeitpunkt erfolgen, wozu ein mehrmaliger Durchlauf der Schaltung gemäß der DD-PS 220187 erforderlich ist.