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DE2515857A1 - Voltage and frequency converter for AC loads - output comprises succession of positive and negative pulse trains - Google Patents

Voltage and frequency converter for AC loads - output comprises succession of positive and negative pulse trains

Info

Publication number
DE2515857A1
DE2515857A1 DE19752515857 DE2515857A DE2515857A1 DE 2515857 A1 DE2515857 A1 DE 2515857A1 DE 19752515857 DE19752515857 DE 19752515857 DE 2515857 A DE2515857 A DE 2515857A DE 2515857 A1 DE2515857 A1 DE 2515857A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
phase
current
bridge
pulses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19752515857
Other languages
German (de)
Inventor
De La Fuente Ramiro Merino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MOLLEDA ARIAS FRANCISCO
Original Assignee
MOLLEDA ARIAS FRANCISCO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MOLLEDA ARIAS FRANCISCO filed Critical MOLLEDA ARIAS FRANCISCO
Publication of DE2515857A1 publication Critical patent/DE2515857A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC
    • H02M5/04—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/22—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/25—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/27—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means for conversion of frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

Circuits of this type are normally applied to variable speed a.c. motor drives. In the converter the loads, for example motor windings, are connected across a triac bridge fed from a.c. supply lines. A full wave rectifier gives signal pulses which are then shifted in phase with respect to the supply by a delay circuit. A trigger circuit converts these pulses into rectangular form. Counting and routing circuits then direct the signals to the triggering circuits of the triacs. By selective firing of the triacs to maintain current direction on the load for longer than would normally be possible at mains frequency, a frequency change in the motor supply is achieved.

Description

Spannungs- und Frequenzwandler Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung der Ströme in elektrischen Maschinen, bzw. einen Spannungs- und Frequenzwandler zur Speisung elektrischer Maschinen, die über eine oder mehrere Triac- oder Thyristorbrücken direkt an ein Wechselstrom-Speisenetz angeschlossen sind, mit einer elektronischen Steuerschaltung zur Erzeugung von Steuer- oder Zündimpulsen für die der Leistungssteuerung dienenden Brückenelemente. Voltage and frequency converters The invention relates to a system to control the currents in electrical machines or a voltage and frequency converter for supplying electrical machines that have one or more triac or thyristor bridges are connected directly to an alternating current supply network, with an electronic Control circuit for generating control or ignition pulses for power control serving bridge elements.

Bekannte Systeme zur Steuerung der Ströme basieren auf einer zwangsweisen Umwandlung und benötigen deshalb Umwandlungs-Hilfsvorrichtungen, wobei außerdem die Speisung mit Gleichstrom erfolgt.Known systems for controlling the currents are based on a compulsory Conversion and therefore need conversion auxiliaries, and also it is supplied with direct current.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einnfacheres Ststem zur Steuerung der Ströme elektrischer Maschinen bzw. einen mit einfachen Mitteln herstellbaren Frequenz- und Spannungsandler-7u schaffen, mit dem außerdem eine einphasige oder mehrphasige Speisung erfolgen kann.The invention is based on the object of a simpler stem to control the currents of electrical machines or a with simple Means to create manufacturable frequency and voltage converter 7u, with which also a single-phase or multi-phase supply can take place.

Diese Aufgabe wird erfindungsgenläß durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.This object is according to the invention by those specified in the claim Features solved.

Das erfindungsgemäße System basiert auf der natürlichen Umwandlung bei Wechselstromspeisung, die einphasig, zweiphasig, dreiphasig etc. sein n, und deshalb an jegliche Art von Elektromaschinen angepaßt , erden kann Das System zeichnet sich dadurch aus, daß die Brücken mittels der Steuerimpulse für die der Leistungsregulierung dienenden Brückenelemente an die jeweiligen Lasten einen Strom abgeben, der aus Halbwellen in einer Richtung gebildet ist, die nacheinander in positiven und negativen Gruppen zusammengefaßt sind, so daß Wechselstrom gleicher oder verschiedener Frequenz wie die Frequenz des Speisenetzes erzeugt werden kann. Durch Veränderung des Stromflußwinkels der Triacs oder Thyristoren ist außerdem auch die Spannung veränderlich, so daß Spannung und Frequenz der erzeugten Speisung an die konkreten Notwendigkeiten der an das System angeschlossenen Last angepaßt werden können.The system according to the invention is based on natural conversion in the case of alternating current supply, which can be single-phase, two-phase, three-phase etc. n, and therefore adapted to any type of electrical machine, can ground The system draws is characterized by the fact that the bridges by means of the control pulses for the power regulation serving bridge elements deliver a current to the respective loads, which from Half-waves are formed in one direction, successively in positive and negative Groups are combined so that alternating currents of the same or different frequency how the frequency of the feed network can be generated. By changing the angle of current flow of the triacs or thyristors, the voltage is also variable, so that Voltage and frequency of the generated power supply to the specific needs of the can be adapted to the load connected to the system.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die beiligenden Zeichnungen erläutert.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Zeichnung des erfindungsgemäßen Systems mit drei Triacbrücken und der Steuerschaltung, und Fig. 2 unabhängig eine Triacbrücke.They show: FIG. 1 a schematic drawing of the invention System with three triac bridges and the control circuit, and Fig. 2 independently one Triac bridge.

Für den aus den Figuren erkennbaren Aufbau von über Triac- oder Thyristorbrücken 1-4 angeschlossenen Lasten 5, 7, 8 ergibt sich folgende Funktionsweise: Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt eine positive Halbwelle an den Anschlüssen 6 ansteht und die Triacs 1 und 2 gezündet sind, durchfließt der Strom die lMicklung 5 in einer Richtung. Wenn bei der folgenden negativen Halbwelle die Triacs 3 und 4 gezündet sind, fließt der Strom in derselben Richtung wie bei der vorhergehenden Halbneriode weiter. Wenn der Strom in der Wicklung 5 ungekehrt werden soll, müssen nur bei Umkehrung der Polarität des Speisewechselstroms aus den Anschlüssen 6 die Triacs 1 und 2, die während der ersten (positiven) Halbperiode leitend waren, erneut gezündet werden; auf diese Art wird der Strom in der Wicklung oder Last 5 umgekehrt. Um diese neue Richtung des Stroms aufrecht zu erhalten, ist es nur erforderlich, die Zündung der Triacs wie oben ausgeführt (d.h. 1,2 bzw. 3,4 abwechselnd) weiter zu verursachen. Für eine erneute Richtungsumkehrung des Stroms müssen die beiden Triacs gezündet werden, die während der vorhergehenden Halbperiode leitend waren.For the structure of triac or thyristor bridges that can be seen in the figures 1-4 connected loads 5, 7, 8 results in the following mode of operation: If closed a certain point in time a positive half-wave at the connections 6 is present and triacs 1 and 2 are ignited, the current flows through the winding 5 in one direction. If the triacs 3 and 4 are ignited, the current flows in the same direction as in the previous one Half-period continues. If the current in the winding 5 is to be reversed, must only when reversing the polarity of the alternating feed current from the connections 6 die Triacs 1 and 2, which were conductive during the first (positive) half cycle, again to be ignited; in this way the current in the winding or load 5 is reversed. To maintain this new direction of the current it is only necessary the ignition of the triacs continues as described above (i.e. 1,2 or 3,4 alternating) to cause. To reverse the direction of the current again, the two Triacs are triggered that were conductive during the previous half cycle.

Wenn nun, wie in Fig. 1 dargestellt, drei Triacbrücken angeschlossen sind, deren Steuer- oder Zündimpulse um jeweils 1200 phasenverschoben sind, wird erreicht, daß die Ströme in den Wicklungen oder Lasten 5, 7 und 8 um 1200 untereinander phasenverschoben sind, wodurch eine Dreiphasen-Anordnung geschaffen wird. Um andere Anordnungen zu erreichen, wie zweiphasig, sechsphasig, etc., müssen nur mehr oder weniger Triacbrcken (mit entsprechend phasenverschobenen Steuerimpulsen) angeschlossen werden.If now, as shown in Fig. 1, three triac bridges are connected whose control or ignition pulses are each phase shifted by 1200, is achieves that the currents in the windings or loads 5, 7 and 8 around 1200 among each other are out of phase, creating a three phase arrangement. To others To achieve arrangements such as two-phase, six-phase, etc., only need more or fewer triac bridges (with correspondingly phase-shifted control pulses) connected will.

Die Funktionsweise der Steuerschaltung zur Erzeugung der Steuer- oder Zündimpulse ist folgende: ein Doppelweg-Cleichrichter 9 liefert eine Gruppe von Steuerimpulsen; anschließend reguliert eine Verzögerungs- oder Kapazitätsbelastungsschaltung 10 mit einem Unijunktion-Transistor (1 Emitter, 2 Basen) die Verzögerungszeit der Steuerimpulse (in bezug auf die Speisespannung bzw. den Speisestrom), um den Stromflußwinkel der Triacs verändern zu können und damit die an die Wicklungen der an das System angeschlossenen Maschine abgegebene Leistung zu steuern. Anschließend wandelt eine Auslöse- oder Triggerschaltung 11 durch Pegelvergleich die durch die vorgenannte Verzögerungsschaltung abgegebenen Signale in Rechteckimpulse um.The functioning of the control circuit for generating the control or Ignition pulses are as follows: a full-wave rectifier 9 supplies a group of Control pulses; then a delay or capacitance loading circuit regulates 10 with a unijunction transistor (1 emitter, 2 bases) the delay time of the Control pulses (in relation to the supply voltage or the supply current) to the current conduction angle of the triacs and thus those of the windings of the system connected machine to control output power. Then one converts Release or trigger circuit 11 by level comparison the through the aforementioned delay circuit converts the signals output into square-wave pulses.

Diese Impulse werden durch eine Zählschaltung 12 gezählt und binär kodiert. Diese kodierten Signale gelangen zu einem Dekodierer 13, dessen zeitliche Ausgänge nach Verstärkung die Steuer- oder Zündimpulse für die Triacs der Brücken abgeben, wodurch die Sequenz des Stroms in den entsprechenden Wicklungen 5, 7 und 8 gesteuert wird.These pulses are counted by a counting circuit 12 and are binary coded. These coded signals arrive at a decoder 13, whose time Outputs after amplification the control or ignition pulses for the triacs of the bridges output, thereby changing the sequence of the current in the respective windings 5, 7 and 8 is controlled.

Zur änderung der Frequenz muß nur die Wiederholung der Steuer-bzw. Zündimpulse bis zur sechsten Halbperiode des Speisewechselstromes verzögert werden, während der siebente Impuls wiederholt wird, was entweder automatisch oder mittels eines handbetätigten Schalters erfolgt.To change the frequency only the repetition of the control or. Ignition pulses are delayed up to the sixth half-cycle of the alternating feed current, while the seventh pulse is repeated, either automatically or by means of a manually operated switch takes place.

Zur Durchführung der Wiederholung der Impulse und damit der Umkehrung des Stroms in den Wicklungen 5, 7 und 8 sind logische Schaltungen vom Typ "O" (ODER-Glieder) 14, 15, 16, 17, 18 und 19 vorgesehen. Die Ausgänge dieser UND-Glieder und des Dekodierers 13 sind mit entsprechenden Verstärkern 20, 21, 22, 23, 24 und 25 verbunden, die die Steuerelektroden der Triacs jeder Brücke steuern, die zu zweit diagonal gruppiert sind, wie aus den Figuren ersichtlich.To carry out the repetition of the impulses and thus the reversal of the current in the windings 5, 7 and 8 are logic circuits of the type "O" (OR gates) 14, 15, 16, 17, 18 and 19 are provided. The outputs of these AND gates and the decoder 13 are connected to respective amplifiers 20, 21, 22, 23, 24 and 25, the control the control electrodes of the triacs of each bridge, which are grouped diagonally in pairs are, as can be seen from the figures.

Mit dem erfindungsgemäßen System wird auf äußerst einfache Weise erreicht, daß jede Wicklung jeweils mit der geeigneten Spannung und einem Strom geeigneter Frequenz beaufschlagt wird, um so eine optimale Regulierung und eine tatsächliche Steuerung der Leistungen zu erreichen.With the system according to the invention it is achieved in an extremely simple manner that each winding is more suitable with the appropriate voltage and current Frequency is applied in order to achieve an optimal regulation and an actual one Control of achievements.

Claims (3)

P a t e n t a n s p r ü c h e P a t e n t a n s p r ü c h e System zur Steuerung der Ströme in elektrischen Maschinen, die iiber eine oder mehrere Triac- oder Thyristorbrücken direkt an ein Wechselstrom-Speisenetz angeschlossen sind, mit einer elektronischen Steuerschaltung zur Erzeugung von Steuer- oder Zündimpulsen für die der Leistungss teuerung dienenden Brückenelemente, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Doppelweg-Gleichrichter (9), dessen Ausgangsimpulssignale in ihrer Phasenlage in be7ug auf jede Referenz-halbperiode des Speisewechselstroms in einer Verzögerungsschaltung (10) änderbar sind, durch eine Triggerschaltung (11) sur Umwandlung der Ausgangssignale der Verzögerungsschaltung in Rechteckimpulse, durch eine Zählschaltung (12) zur Kodierung der Rechteck impulse und durch einen Dekodierer (13).System for controlling the currents in electrical machines which over one or more triac or thyristor bridges directly to an alternating current supply network are connected, with an electronic control circuit for generating control or ignition pulses for the bridge elements used for power control, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a full wave rectifier (9), its output pulse signals in their phase position in relation to each reference half-period of the alternating feed current can be changed in a delay circuit (10) by a trigger circuit (11) sur conversion of the output signals of the delay circuit into square-wave pulses, by a counting circuit (12) for coding the rectangular pulses and by a Decoder (13). dessen Ausgangssignale Ziindimpulse für die Steuerelektroden der Brückenelemente (1 , 2, 5, 4) darstellen, wobei die Folge der Zündung der Brückenelemente zur Änderung der Frequenr des von einer Brücke an die angeschlossene Last abgegebenen Stroms änderbar ist, und sich der von einer Brükke abgegebene Strom aus abwechselnden Gruppen positiver und negativer Polarität zusammensetzt. whose output signals Ziindimpulse for the control electrodes of the Bridge elements (1, 2, 5, 4) represent, the sequence of the ignition of the bridge elements to change the frequency of the output from a bridge to the connected load Stroms is changeable, and the current delivered by a bridge from alternating Composed of groups of positive and negative polarity. 2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (10) eine Kapaz itätsbelastungsschaltung mit einem Unijunktion-Transitor ist und daß die Umwandlung der Ausgangssignale der Verzögerungsschaltung in der Triggerschaltung (11) mittels Pegelvergleich erfolgt.2. System according to claim 1, characterized in that the delay circuit (10) is a capacity load circuit with a uni-function transistor and that the conversion of the output signals of the delay circuit in the trigger circuit (11) takes place by means of level comparison. 3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgängen der der Leistungssteuerung dienenden Brticken einphasige, zweiphasige, dreiphasige, etc.3. System according to one of claims 1 or 2, characterized in that that single-phase, two-phase, three-phase, etc. Ströme abnehmbar sind, die durch aufeinanderfolgende Addition von Halbperioden gleicher Richtung abwechselnd in Gruppen positiver und negativer Polarität gebildet sind, wobei diese Gruppen untereinander im geeigneten Winkel phaschweschoben sind und jeweils zwei in einer Brücke diagonal angeordnete Triacs- oder Thyristoren gemeinsam dadurch zündbar si 4, daß ihre Steuerelektroden von entsprechenden erstärkungsteilen der elektronischen Steuerschaltung gesteuert werden und daß die Zeitpunkte der Wiederholung de Zündimpulse verschiebbar sind, um die Änderung der Frequenz zu erreichen, und daß weiterhin der Stromflußwinkel der Brückenelemente veränderbar ist, um damit die Spannung der erzeugten Signale verändern zu können, wodurch die Zahl der Phasen des gelieferten Stroms, seine Frequenz und die Spannung regilierbar sind. Currents are removable by adding successively Half periods in the same direction alternate in groups more positive and negative polarity are formed, these groups being mutually appropriate Angles are phaschweschoben and two diagonally arranged in a bridge Triacs or thyristors can be ignited together by si 4 that their control electrodes controlled by corresponding reinforcement parts of the electronic control circuit and that the times of repetition of the ignition pulses can be shifted, to achieve the change in frequency, and that the current conduction angle continues of the bridge elements is changeable in order to adjust the voltage of the generated signals being able to change, increasing the number of phases of the supplied current, its frequency and the voltage can be regulated. L e e r s e i t eL e r s e i t e
DE19752515857 1974-07-23 1975-04-11 Voltage and frequency converter for AC loads - output comprises succession of positive and negative pulse trains Pending DE2515857A1 (en)

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