DE2637781C2

DE2637781C2 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Zündimpulsen zur Steuerung eines Stromrichters

Info

Publication number: DE2637781C2
Application number: DE19762637781
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl.-Ing. 4923 Extertal Wehrmann
Original assignee: MASCHINENFABRIK STAHLKONTOR WESER LENZE KG 3251 AERZEN DE
Current assignee: MASCHINENFABRIK STAHLKONTOR WESER LENZE KG 3251 AERZEN DE
Priority date: 1976-08-21
Filing date: 1976-08-21
Publication date: 1982-12-09
Also published as: DE2637781A1; FR2362522B1; FR2362522A1; GB1577839A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE-AS 37 060 bekannt. Bei dieser Schaltungsanordnung muß die Steilheit der Entladungskennlinie manuell so eingestellt werden, daß der Schnittpunkt der Rampenspannung mit der festgelegten Nullinie im Zeitpunkt des ^S5 Nulldurchganges der Netzwechselspannung oder davor erfolgt. Bei Frequenzschwankungen der Netzwechselspannung, bei Netzunsymmetrie oder bei Veränderungen der Bauelementewerte wird der einmal eingestellte Abgleich gestört. Dadurch werden die Zündimpulse in ihrer zeitlichen Lage verschoben, wodurch sich das dynamische Verhalten der gesamten Anordnung verschlechtert oder eine Störung im Betrieb des Stromrichters eintreten kann.

Es ist zwar schon ein Steuersatz für einen an ein Netz *⁵ schwankender Frequenz angeschlossenen Thyristor-Stromrichter mit einem netzgeführten Synchronisiergeber aus der DE-PS 21 19 525 bekannt. Diese Schaltung arbeitet jedoch nach dem positiven Rampenverfahren, wobei die Rampenspitzen der jeweils ansteigenden Rampen der Kondensatorspannung auf eine konstante Amplitude selbsttätig abgeglichen werden. Beim positiven Rampenverfahren ist es von besonderem Nachteil, daß der Zündwinkel zur Steuerspannung umgekehrt proportional ist. Folglich hat gerade bei großen Zündwinkeln die Steuerspannung ihre Minimalwerte, wodurch Abstriche an der Genauigkeit und der Störunempfindlichkeit des Übertragungsverhaltens solcher nach dem positiven Rampenverfahren arbeitenden Steuersätze hingenommen werden müssen.

Zum anderen ist die Regelung der Steuerwinkel des bekannten Steuersatzes nicht ohne weiteres auf eine nach dem negativen Rampenverfahren arbeitende Schaltungsanordnung übertragbar, weil beim positiven ßampenverfahren der Scheitel- oder Mittelwert der Rampenkondensatorspannung die Regelgröße darstellt, während beim negativen Rampenverfahren die zeitliche Abhängigkeit der Rampenkondensatorspannung, also deren Steigung, als Regelgröße vorgegeben werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art zu verbessern, indem zur Erzielung einer selbsttätigen Anpassung an die Frequenz der Netzwechselspannung die Steilheit der negativen Rampe so geregelt wird, daß ihr in zeitlichem Abstand auf den Scheitel wert folgender Fußpunkt mit dem Nulldurchgang der Netzwechselspannung zeitlich zusammenfällt.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird der Vorteil erreicht, daß sich die Steilheit der negativen Rampe selbsttätig an die Netzfrequenz anpaßt, wobei ausgehend von dem Scheitelwert jeder Rampe, der konstant vorgegeben ist, der Schnittpunkt der Rampenspannung und der Hilfsspannung in zeitlicher Abhängigkeit vom Nulldurchgang der Netzwechselspannung erfaßt und als Regelgröße rückgemeldet wird.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird erreicht, daß auch bei Veränderungen der Betriebsbedingungen die vordere und die hintere Impulslagenbegrenzung unverändert festgelegt bleiben und dabei sowohl Pendelungen durch die Gleichrichteraussteuerungsbegrenzung als auch Wechselrichterkippen durch die Wechselrichteraussteuerungsbegrenzung verhindert werden.

Da sich der Zündgenerator selbsttätig den Betriebsbedingungen einer Phase anpaßt, ist die Erfindung auch bei Mehrphasennetzen anwendbar, indem jeder Netzphase ein Zündgenerator mit dem erfindungsgemäßen selbsttätigen Abgleich zugeordnet wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 eine prinzipielle Schaltungsanordnung eines Zündgenerators für einen Stromrichter und

Fig. 2 die wichtigsten Potentialverläufe der Schaltungsanordnung.

Die Steuerung eines nicht dargestellten Stromrichters erfolgt durch einen diesem vorgeschalteten Kompera-

tor K2, der von einer Steuergleichspannung t/si und von einer Rampenspannung Ucbeaufschlagt wird und einen Zündimpuls für den Stromrichter auslöst, wenn die Steuerspannung Usi und die Rampenspannung t/cgleich groß sind. Die Rampenspannung Uc ist die durch die Aufladung und Entladung eines Kondensators Cl bestimmte, von einem Höchstwert bis auf einen Mindestwert abfallende Spannung am Kondensator Cl. Die Aufladung des Kondensators Ci erfolgt beim Nulldurchgang der Netzspannung LW. Für die richtige Aussteuerung des Stromrichters ist Voraussetzung, daß die Rampenspannung Uc immer denselben vorausbestimmten Mindestwert dann erreicht, wenn die Netzspannung LW durch Null geht und die Wiederaufladung des Kondensators Ci erfolgt, das heißt, der Verlauf der Rampenspannung Uc muß synchron mit der Netzfrequenz UN erfolgen.

Der Kondensator Cl wird dadurch aufgeladen, daß im Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Netzspannung LW ein von dieser abgeleiter Synchronisiermpuls UB1 auf den Eingang eines Transistors 7*1 gegeben wird, der

^dadurch leitend wird und den Kondensator Cl auf eine -"!Spannung U1 auflädt.

Der Kondensator Cl wird entladen von einem als Entladestromkonstanthalter geschalteten Transistor T2, wobei der Entladestrom leder Spannung an einem Kondensator C2 proportional ist. Durch einen in der Emitterleitung des Transistors 7*2 liegenden Widerstand R 1 enthält der Transistor 7*2 das Verhalten eines Entladestiromkonstanthalters. Das Emitterpotential des Transistors 7*2 wird durch die Spannung U 2 mitbestimmt.

In dem Komperator Vl wird die Spannung am Kondensator Cl mit einer Hilfsspannung L/3 verglichen, die den Mindestwert bestimmt, auf den die Rampenspannung Ucim Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Netzphase abgefallen sein soll. Solange die Spannung am Kondensator C1 größer ist als die

Hilfsspannung U3 wird der Kondensator C2 über einen Widerstand R 2 geladen, wodurch die Steilheit der Rampe vergrößert wird. Bei zu flachem Verlauf der Rampe, bei der die Rampenspannung bis zum Nulldurchgang der Netzspannung größer bleibt als die Hiifsspannung L/3, wird also die Steilheit der Rampe vergrößert, bis die Rampenspannung Uc nach einem oder mehreren Nulldurchgängen der Netzspannung LW unter die Hilfsspannung i/3 abgesunken ist.

Bei zu steiler Rampenspannung Uc dagegen unterschreitet die Rampenspannung Uc den durch die Hilfsspannung L/3 bestimmten Wert bevor die Netzspannung durch Null geht und der Kondensator C2 wird über den Widerstand R 2 sowie über eine parallel geschaltete Diode Di und einen Widerstand R 3 entladen. Hierdurch wird der Strom Ic reduziert und die Steilheit der Rampe flachen Wenn dabei die Rampenspannung Uc immer noch vor dem darauf folgenden Nulldurchgang der Netzspannung LW unter den Wert der Hilfsspannung t/3 abgesunken ist, wird durch den Komperator V1 wieder der Strom Jc reduziert und die Rampe noch flacher, bis nach einem oder mehreren weiteren Nulldurchgängen der Netzspannung UN die Rampe so flach geworden ist, daß die Rampenspannung Ucgenau im Nulldurchgang der Netzspannung LW auf den Wert der Hilfsspannung t/3 abgesunken ist.

Es wird also erreicht, daß selbsttätig die durch die Frequenzvariation oder Veränderung der Bauelementewerte hervorgerufene Zeitabweichung AT auf Null gebracht wird und der Verlauf der Rampenspannung Uc synchron mit der Netzfrequenz erfolgt.

Unter der Voraussetzung, daß sich die Steuerspannung Ust in einem festgelegten Bereich verändern kann, bestimmt die Spannung Ui die vordere Impulslagenbe-

grenzung (Gleichrichteraussteuerbegrenzung) und die Hilfsspannung t/3 die hintere Impulslagenbegrenzung (Wechselrichteraussteuerungsbegrenzung).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Zündimpulsen zur Steuerung eines Stromrichters mit einem synchron zur Netzwechselspannung sich linear mittels eines Entladestromkonstanthalters entladenden ersten Kondensators, dessen Spannung in Form einer negativen Rampe mit einer Steuergleichspannung zur zeitlichen Festlegung der Zündimpulse verglichen wird, dadurch gekenn- Ό zeichnet, daß die Rampenspannung (Uc) und eine Hilfsspannung (US) über einen Komperator (Vi) derart auf einen zweiten Kondensator (C2) geschaltet sind, daß der zweite Kondensator (C2) entweder von der Rampenspannung (Uc) aufgeladen oder von der Hilfsspannung (1/3) entladen wird, je nachdem, welche dieser beiden Spannungen (Uc, US) am Komperator (Vi) die höhere i.<=t, und daß der Entladestromkonstanthclter (T2, R 1) von der Spannung am zweiten Kondensator (CT) proportional derart gesteuert wird, daß der Entladestrom (Ic) über mindestens eine Halbwelle der Netzwechselspannung konstant gehalten wird.

2. Schaltungsanordnung nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komperator (Vi) den zweiten Kondensator (C2), dessen Spannung proportional zum Entladestrom (Ic) ist, langsam auflädt und die Steilheit der Rampe vergrößert, solange die Rampenspannung (Uc) größer ist als die Hilfsspannung (UZ), und den zweiten Kondensator (C2) jO schnell entlädt und damit die Steilheit der Rampe verringert, wenn die Rampenspannung (Uc) kleiner ist als die Hilfsspannung (US).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der Rampenspannung (Uc) die vordere Impulslagenbegrenzung durch die maximale Ladespannung (Ui) des ersten Kondensators (Ci) und die hintere Impulslagenbegrenzung durch die Hilfsspannung (U3) festgelegt sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mehrphasennetzen jeder Phase ein Zündgenerator mit selbständigem Abgleich zugeordnet ist.

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