DE2055210A1 - Verfahren zur Steuerung netzfrequenter Wechselstromverbraucher - Google Patents
Verfahren zur Steuerung netzfrequenter WechselstromverbraucherInfo
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Description
Reg.-Nr. DOP 97 DT 6 Frankfurt/Main, den 6.11.1970
Dominitwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung 5798 Hoppecke/Brilon, Postfach 24
Verfahren zur Steuerung netzfrequenter Wechselstromverbraucher
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung netzfrequenter Viechseistromverbraucher, insbesondere kapazitiver Wechselstromverbraucher.
Bekannt sind Verfahren, die Spannung in einem Gleichstromverbraucher
durch Impulsbreiten-Taktung zu steuern.
Bekannt sind außerdem Wechselstromsteller, die unter Verwendung von magnetischen oder elektronischen Bauteilen durch Phasenanschnitt
der netzfrequenten Wechselspannung den Strom eines in Reihe geschalteten Verbrauchers steuern (Transduktoren, antiparallel
geschaltete Thyristoren, Triac usw.).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung der Spannung
an einem beliebigen Verbraucher durch Taktung der Netzspannung durch tonfrequente Impulse, deren Folgefrequenz f = m ein
hohes Vielfaches (f = η χ f.) der Netzspannung ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Periodendauer T.
der Netzspannung in η Vertikalstreifen gleicher Breite zerlegt; dabei kann erfindungsgemäß die Anzahl η dieser Vertikalstreifen
durch Verändern der Steuerfrequenz f bei konstanter Impulsbreite verändert werden oder die Breite dieser Streifen kann bei
konstanter Frequenz f = f von ο bis T./n ausgesteuert werden.
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Durch Reihenschaltung einer Induktivität L, welche die Differenz zwischen Netz- und Verbraucherspannung aufnimmt, kann letztere
zwischen O und voller Netzspannung verändert werden.
Der Verbraucher kann komplex mit beliebigem Phasenwinkel (ohmisch,
induktiv, kapazitiv) sein.
In Abbildung 1 wird eine der möglichen Schaltungen zur Steuerung eines Kondensatorstroms gezeigt:
Der Kondensator C liegt in Reihe mit einer Einphasen-Gleichrichter-Brücke
an der Netzspannung U. Im Gleichstromzweig der Brücke ^ befindet sich die Serienschaltung eines Schalters S und einer Induktivität
L. Die Verwendung der Brücke bringt den Vorteil, daß der Schalter S in beiden Halbwellen der Netzspannung in gleicher
Richtung vom Strom durchflossen wird. Dadurch kann eine Antiparallelschaltung von zwei Schaltern, welche in der Praxis durch
Halbleiter realisiert sind, vermieden werden.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, bei konstanter Folgefrequenz
f = η χ f, die Impulsbreite zu steuern.
Die Verwendung einer hohen Steuerfrequenz (z.B. η = 100) bringt
den Vorteil, daß die Drossel L kleingehalten werden kann; ihre 50 Hz.-Reaktanz beträgt nur den Bruchteil eines Prozentes der
w entsprechenden Reaktanz des zu steuernden Kondensators, während
bei direkter Kompensation dieser Prozentsatz zwischen 50 und 100 liegen muß. Die Differenz aus gesteuerter Kondensator- und Netzspannung
wird von der Brücke aufgenommen. Das charakteristische Strom-Spannungsdiagramm dieser Brücke zeigt Abbildung 2. Man
sieht aus diesem Oszillogramm, daß die Brücke sich netzfrequenzseitig
wie ein verlustloser ohmscher Widerstand verhält, dessen V/iderstandswert je nach Aussteuerung zwischen Null und unendlich
verändert werden kann. Die Abweichung von diesem Verhalten ( ein durch induktive Blindleistung erzeugter verlustloser ohmscher
Widerstand) wird um so geringer, je größer η gewählt wird. Der
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geometrische Ort des Kondensatorspannungs-Vektors liegt damit
auf einem Halbkreis, dessen Durchmesser der Netzspannungsvektor ist. Die Oszillogramme Abbildungen 3» 4 und 5, welche Netz- und
Kondensat.orspannung bei verschiedener Aussteuerung zeigen, bestätigen diesen Sachverhalt. Ersetzt man den gesteuerten Kondensator
durch einen ohmschen Widerstand, so sind Netzspannung und gesteuerte Spannung am Widerstand bei allen Aussteuerungsgraden
in Phase.
Selbstverständlich kann die Drossel auch außerhalb der Brücke direkt vor den Kondensator geschaltet werden, doch wird das Problem,
den Endmagnetisierungsstrom der Drossel in den gesteuerten Wechselstrom mit einzubeziehen, dann wesentlich aufwendiger.
- Patentansprüche -
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Claims (6)
- PatentansprücheVerfahren zur Steuerung netzfrequenter Wechselstromverbraucher, insbesondere kapazitiver Wechselstromverbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Verbraucher durch Taktung der Netzspannung durch tonfrequente Impulse, deren ^ Folgefrequenz f = ψ ein hohes Vielfaches (f = η χ fj der Netzspannung ist, gesteuert wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter Frequenz f = f die Impulsbreite zwischen 0 und T ausgesteuert wird.
- 5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter Impulsbreite die Steuerfrequenz f verändert wird.
- 4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wechselstromverbraucher die Reihenschaltung ei-W nes Schalters S und einer Drossel L vorgeschaltet ist.
- 5. Schaltungsanordnung, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter S und die Drossel L den Gleichstromzweig einer Einphasen-Gleichrichterbrücke bilden.
- 6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Taktung vornehmende Schalter S ein steuerbarer Halbleiter ist.7· Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der netzfrequente Blindwiderstand der Drossel L nur den Bruchteil eines Prozents einer zu steuernden Lastimpedanz beträgt.209822/0235Leers eite
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