DE2202010C2 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung der elektrischen Leistung in einem Drehspannungsnetz mit N Phasenleitern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung der elektrischen Leistung in einem Drehspannungsnetz mit N Phasenleitern gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 4.

Aus der FR-PS 15 19 793 ist eine Einrichtung zur Steuerung der elektrischen Leistung in einem Drehspannungsnetz mit drei Phasenleitern bekannt, in die jeweils ein Thyristor und eine dazu antiparallele Diode geschaltet sind. Die Thyristoren erhalten von sogenannten Nullspannungsschaltern zum jeweiligen Nulldurchgang der zugehörigen Phasenspannung Zündimpulse, die durch eine Steuereinrichtung in einem vorgegebenen Tastverhältnis für alle drei Phasen gemeinsam gesperrt oder freigegeben werden. Hierdurch lösen sich Folgen von vollständigen Halbwellen mit stromlosen Pausen ab. bie Thyristoren werden beim Anlassen nur allmählich durch vollständige Wellen oder Halbwellen leitend gemacht, um zu vermeiden, daß ein zwischen die Thyristoranordnung und einem Verbraucher geschaltetes elektromagnetisches Gerät, etwa ein Transformator oder ein Motor im Sättigungsbereich betrieben werden. Derartige Sättigungsprobleme könnten zu Überlastungen der Thyristoren führen.

Wenn in Drehspannungssystemen zwischen den einzelnen Phasen eine elektrische oder eine magnetische Kopplung besteht, so erhalten die Phasen des Verbraucherkreises durch die Phasenanschnittsteuerung der bekannten Einrichtung einen gewissen Gleichanteil einer Speisespannung, der nicht notwendigerweise den Mittelwert Null aufweist. Hiermit kommt es nach einer mehr oder weniger langen Zeitspanne zur Sättigung dßs magnetischen Kreises auf Seiten des Verbrauchers, der zu den obigen Problemen führt Diese Sättigung kann auch nicht dadurch ausgeschaltet werden, daß der magnetische Kreis des Verbrauchers überdimensioniert wird.

Aus der DE-AS 19 51 269 ist ein Nullspannungsschalter für Wechselspannungssysteme bekannt, bei dem das Auftreten von Schaltübergangsschwingungen und die dadurch ausgelösten elektrischen Störungen vermieden werden (vgl. Spähe ', Zeilen 50 bis 57). Ein derartiger Nullspannungsschalter läßt sich zur Ansteuerung von Lasten mit magnetischen !Eigenschaften verwenden, um die angesprochenen Sättigungsprobleme zu vermeiden. Ein Hinweis auf Drehspannungssysteme und dem damit verbundenen Problem der Unterdrückung eines Gleichanteiles bei dem Einsatz von sättigbaren Verbrauchern ist in dieser Schrift nicht enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der in Rede stehenden Art so weiterzuentwickeln, daß die Unterdrückung eines Gleichanteiles bei Verwendung von Nullspannungsschaltern, und damit der Einsatz von sättigbaren Verbrauchern, auch für Drehspannungssysteme bekannter Art gemäß der FR-PS 15 19 793 ermöglicht wird.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung für ein Verfahren bzw. eine Einrichtung durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale gelöst

Zur Ansteuerung der Thyristoren wird demnach ein Speisezyklus bestimmt in dessen Vorlauf jeder Thyristor einmal und nur einmal den Strom der ersten Halbwelle einer Halbwellenfolge führt Durch die angegebene zeitliche Verteilung der den Thy->,toren gemäß der Erfindung zügeführien Halbwelten "wird erreicht, daß der Mittelwert der Ausgangsspannung an jedem Pol des Verbrauchers in wesentlichen Null für jeden Zyklus von N Halbwellen ist Durch diese Konditionierung der Ansteuerung der Thyristoren werden die Gleichanteile auch in Drehspannungssystemen unterdrückt so daß auch sättigbare Verbraucher eingesetzt werden können.

Werden die Thyristoren gemäß Anspruch 2 angesteuert, so kann die jeden der N Phasenleitcr durchlaufende Leistung zeitlich besonders günstig verteilt werden, wobei die dem Verbraucher auferlegte magnetische Belastung so klein wie möglich gehalten wird.

Die übertragene Leistung wird dadurch geregelt, die Zahl der nicht speisenden Halbwellen zu variieren, die die speisenden Halbwellen von zwei aufeinanderfolgenden Speisezyklen voneinander trennen. Im Rahmen eines Speisezyklus erfolgt somit die Leistungsvariation stufenweise und in um so kürzeren Sprüngen, je größer die verlangte Leistung ist. Gemäß der Ausführung nach Anspruch 3 wird der Gesamtbereich der Steuerung der übertragenen Leistung in Unterbereiche aufgeteilt von denen jeder einem bestimmten vorgegebenen Wert der ganzen Zahl b zugeordnet ist. So kann man z. B. b = 0 für einen Unterbereich wählen, in dem geringe Leistung verlangt wird. In Unterbereichen mit höheren Leistungsanforderungen wird der Zahl b ein entsprechend höherer Wert zugeordnet. Bei der Höchstleistung, die einer Belastung der Thyristoren von 100% entspricht, könnte dann b den Wert unendlich annehmen. Um die Ruhezeit, d. h. die Zeit nichtleitender Halbwellen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Speisezyklen nicht zu lang werden zu lassen, wird üblicherweise eine untere Gren:*s 'ür die den Thyristoren auferlegte Belastbarkeit festgesetzt. Um andererseits eine schädliche Überlastung der Thyristoren zu vermeiden, wird tür das Tastverhältnis der Thyristoren eine unterhalb von 100% der Belastbarkeit liegende obere Grenze festgelegt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur erläutert, die eine Einrichtung zur Steuerung der elektrischen Leistung in einem Drehspannungsnetz mil drei Phasenleitern gemäß der Erfindung dargestellt.

Gemäß der Figur soll eine geregelte elektrische Leistung einem Verbraucher 10 zugeführt werden, der über einen Transformator 12 an drei Phasenleiter 13a, 136 und 13c eines Dreiphasenwechselstrom-Versorgungs-

netzes mit 50 Hz angeschlossen ist, wobei die Phasen in der Reihenfolge der Phasenleiter aufeinanderfolgen. Die Primärwicklungen 12a, 126 und 12c des Transformators 12 sind vorzugsweise im Dreieck geschaltet, und jeder Dreieckspunkt steht mit einem zugeordneten Phasenleiter über einen üblichen Kreis mit jeweils einem Thyristor 14 und einer invers geschalteten Diode 15 in Verbindung. Die Regelung der dem Verbraucher 10 zugeführten Leistung erfolgt durch Überwachung des leitenden Zustands jedes Thyristors mittels der jeweiligen ZC'ndelektroden 16a, 166 und 16c, die jeweils bedingt einen Synchronisierungsimpuls aufnehmen können, der jeweils an den zugeordneten Ausgängen 17a. 176 und 17c von Taktgeberschaltungen 18 bereitgestellt wird, deren Eingänge 19a bzw. 196bzw. 19czuden Phasenleitern 13a bzw. !36 bzw. 13c führen. Die Schaltungen 18 liefern jeweils ein^n kurzen Impuls, wenn ihre Eingangsspannung in Richtung auf steigende Werte durch Null geht. Sie liefern also jeweils Impulse mit der Frequenz 50 Hz, und die von den drei Schaltungen 18 gelieferten Impulse sind untereinander versetzt entsprechend der

Phasenverschiebung von —— ihrer jeweiligen Eingangsspannungen. Die Ausgänge 17a bzw. 176 bzw. 17c führen an die Zündelektroden 16a bzw. 166 bzw. 16c über drei UND-Schaltungen 20a bzw. 206 bzw. 20c mit jeweils zwei Eingängen; dazu sind ihre Eingänge 21a bzw. 216 bzw. 21c an die Ausgänge 17a bzw. 176 bzw. 17c der Taktgeberschaltungen 18 geführt, und ihre Eingänge 22a bzw. 226 bzw. 22c sind gemeinsam verbunden mit dem Ausgang 23 einer monostabilen Kippschaltung 24, deren Zeitkonstante bei etwa 10 msec liegt; die Ausgänge 25a bzw.256bzw.25cder UND-Schaltungen 20a bzw. 206 bzw. 20c sind, gegebenenfalls über (nicht gezeichnete) Verstärker, an die Zündeiektroden 16a bzw. 166 bzw. 16c der Thyristoren 14 geführt. Wenn der Eingang 26 der monostabilen Kippschaltung 24 einen AusiöSciffipüis empfängt, geht die Schaltung in den Einschaltzustand über und macht die Gatter 20a, 206 und 20c während einer ihrer Zeitkonstanten entsprechenden Zeitdauer durchlässig bzw. führt zur Zündung der Thyristoren 14 wegen der Taktimpulse, die während dieser Zeit am Eingang der UND-Gatter 20a, 206, 20c auftreten. Die Belastbarkeit der Thyristoren, d. h. die dem Verbraucher 10 zugeführte elektrische Leistung hängt somit unmittelbar von dem Schalttakt der monostabilen Kippschaltung 24 ab.

Der Eingang 26 der monostabilen Kippschaltung 24 ist an Schaltkreise angeschlossen, die nachstehend beschrieben werden und die die Auslösung der Kippschaltung nach Maßgabe von Arbeitsbefehlen bewirken, die von der Leistungsanforderung abhängen und nach Maßgabe der gewünschten Verteilung der Zündimpulse auf die verschiedenen Thyristoren die Zyklen von drei Folgen von Speisehalbweilen bestimmen.

Arbeitsbefehle sind aus einer durch 27 schematisch angedeuteten regelbaren Gleichstromquelle zu gewinnen, die an den Eingang eines Spannungs-Frequenz-Wandlers 28 angeschlossen ist, an dessen Ausgang Impulse abzunehmen sind, deren Frequenz proportional der von der Quelle 27 gelieferten Spannung ist Diese Impulse werden dem Direktzähleingang 29 eines Aufwärts-Abwärts-Zählers 30 zugeführt, dessen Rückwärtszähleingang 31 mit dem Ausgang 23 der monostabilen Kippschaltung 24 derart verbunden ist, daß der in dem Aufwärts-Abwäris-Zähier registrierte Zähiwert C immer dann um eine Einheit verringert wird, wenn die monostabile Kippschaltung aus ihrem Ruhezustand in den Einschaltzustand übergeht. Der Aufwärts-Abwärts-Zähler 30 besitzt einen ersten Ausgang 32, an dem ein Stufensignal erscheint, wenn der Zählwert C größer oder gleich 1 ist, und einen zweiten Ausgang 33, an dem ein Stufensignal erscheint, wenn der Zählwert Cgrößer oder gleich 3 ist. Diese Signale beeinflussen jeweils eine zweite UND-Schaltung, die durch ein UND-Gatter 34 mit drei Eingängen 35,36 und 37, bzw. eine dritte UND-Schaltung, die durch ein weiteres UND-Gatter 38 mit drei Eingängen 39,40 und 41 dargestellt wird. Der Ausgang 42 des Gatters 38 ist mit dem Eingang einer zweiten monostabilen Kippschaltung 43 verbunden, deren Zeitkonstante ungefähr 35 msec beträgt. Der Ausgang

44 dieser monostabilen Kippschaltung und der Ausgang

45 des UND-Gatters 34 sind über ein ODER-Gatter 46 mit zwei Eingängen an den Eingang 26 der ersten monostabilen Kippschaltung 24 angeschlossen. Werden die drei Eingänge des Gatters 34 gleichzeitig erregt, so wird der Eingang 26 der monostabilen Kippschaltung 24 erregt, und die Kippschaltung geht in den Einschaltzustand über. Ebenso geht die monostabile Kippschaltung 43 in den Einschaltzustand über, wenn die drei Eingänge des UND-Gatters 38 erregt sind, und das damit am Ausgang der Kippschaltung 43 verfügbare Signal ist imstande, mit Hilfe des ODER-Gatters 46 drei aufeinanderfolgende Auslösungen der monostabilen Kippschaltung 24 hervorzurufen, d. h. die Aussendung von drei Arbeitsbefehlen nacheinander.

Die UNt>Gatter 34 und 38 sind in Wirklichkeit niemals gleichzeitig durchlässig, denn ihre jeweiligen Eingänge 36 und 40 sind mit zwei komplementären Ausgängen einer bistabilen Kippschaltung 47 verbunden. Wenn die Kippschaltung 47 in Ruhe ist, wird der Eingang 36 erregt, jedoch der Eingang 40 nicht, und entgegengesetzt, wenn die Kippschaltung 47 eingeschaltet ist Die Kippschaltung 47 besitzt einen Eingang 48 für die Nullrückstellung; dieser Eingang ist verbunden mit dem Ausgang eines ODER-Gatters 43, dessen drei Eingänge an jeweils einen der Ausgänge 17a, 176 und 17c der Taktgeberschaltungen 18 geführt sind; ferner besitzt die Kippschaltung 47 einen Auslösungseingang 50, der mit dem Ausgang eines ODER-Gatters 51 verbunden ist, dessen drei Eingänge an jeweils einen der Ausgänge 25a bzw. 256 bzw. 25c der UND-Gatter 20a bzw. 206 bzw. 20c angeschlossen sind, d. h. an die zugeordneten Zündelektroden des Thyristoren 14. Jeder von der ersten UND-Schaltung 20a, 206,20c auf die Zündelektrode des zugeordneten Thyristors gegebene Impuls führt also den Obergang der bistabilen Kippschaltung 47 in den Einschaltzustand herbei, und der nachfolgende Taktimpuls bringt die Kippschaltung in die Ruhelage zurürk, sofern nicht auch dieser Impuls die erste UND-Schaltung durchläuft

Die beiden Eingänge 37 bzw. 41 der UND-Gatter 34 bzw. 38 sind mit einem Organ für aufeinanderfolgende oder auswählende Kommutierung verbunden, durch das ein Taktimpuls angewandt werden kann, der von einem in seiner Reihenfolge vorbestimmten Taktimpulsgeber 18 herrührt Zu diesem Zweck sind die Eingänge 37 und 41 an den Ausgang eines ODER-Gatters 52 mit drei Eingängen angeschlossen; jeweils einer dieser Einginge ist mit dem Ausgang jeweils eines von drei UND-Gattern 53a bzw. 536 bzw. 53c mit jeweils zwei Ausgängen verbunden, und die ersten dieser Eingänge 54a bzw. 546 bzw. 54c sind an die Ausgänge 17a bzw. 176 bzw. 17c der Taktimpuisgeber 18 angeschlossen.

Der Phasenwähler 55 macht nach Maßgabe der Zündimpulse jedes der Thyristoren 14 die eine der drei

UND-Schaltungen 53a, 53t und 53c durchlässig. Dazu besitzt er drei Eingänge 56a bzw. 566 bzw. 56c, die mit den Zündelektroden 16a bzw. 166 bzw. 16c der Thyristoren 14 verbunden sind und drei Ausgänge 57a bzw. 57b bzw. 57c, die an die zweiten Eingänge 58a bzw. 586 bzw.58cder UND-Gatter 53a bzw. 53b bzw. 53c führen. Der Phasenwähler 55 arbeitet folgendermaßen: Beim Eintreffen eines Zündimpulses an der Elektrode 16a wird de!" Eingang 56a erregt, und am Ausgang 576 wird ein Stufensignal verfügbar; wird der Eingang 566 erregt, so wird das zuvor am Ausgang 576 befindliche Stufensignal aufgehoben und es entsteht ein Stufensignal am Ausgang 57c; die Erregung des Eingangs 56c schließlich bewirkt die Beseitigung des zuvor vorhandenen Stufensignals auf 57c und das Auftreten eines Stufensignals am Ausgang 57a. Die hier beschriebene logische Funktion des Phasenwählers 55 läßt sich vollständig mit den bekannten Mitteln ausführen, z. B. mit drei bistabilen Kippschaltungen und drei ODER-Gattern oder auch mit elektromagnetischen Schaltelementen.

Um die Arbeitsweise der obenbeschriebenen Einrichtung zu erläutern — unter der Annahme, daß die Reihenfolge zunehmender Phasenverschiebung der Spannungen an den Klemmen der Phasenleitungen der Reihenfolge 13a, 136,13centspricht — geht man von einem Anfangszustand aus, in dem beispielsweise die bistabile Kippschaltung 47 in ihrer Ruhelage ist, das UND-Gatter 53a durchlässig ist, keine der beiden monostabilen Kippschaltungen 24 und 43 im Einschaltzustand ist, welche Bedingungen z. B. dem Abschluß eines Zyklus von FoI-gen von Speisehalbwellen entsprechen. Ferner sei vorausgesetzt, daß der in dem Zähler 30 registrierte Zählwert C den Betrag Null habe. Unter diesen Umständen ist keines der Gatter 20a, 206 oder 20c durchlässig, und die Taktimpulse können den Zündelektroden der Thyristören nicht 'zugeleitet werden. Da das Gatter 53a durchlässig ist, gelangen die dem Leiter 13a zugeordneten Taktimpuls durch das ÖDER-Gatter 52 an die Eingänge 37 bzw. 41 der UND-Gatter 34 bzw. 38. aber diese Gatter sind gesperrt, weil ihre Eingänge 35 bzw. 39 nicht erregt sind (C = 0). Demzufolge wird keine Leistung über die Thyristoren an den Verbraucher abgegeben.

Wenn ein von der UND-Schaltung 28 erzeugter Arbeitsbefehlsimpuls den Zähler 30 in den Zustand C -■= 1 übergehen läßt, wird das UND-Gatter 34, dessen Eingänge 35 und 36 erregt sind, durchlässig, und ein Auslösesignal erscheint am Ausgang des Gatters 34 von dem Augenblick an, in dem ein Signal am Ausgang des ODER-Gatters 52 auftritt Da die Gatter 536 und 53c noch gesperrt sind, wird dieses Signal von demjenigen dem Leiter 13a zugeordneten Taktsignal gebildet, das dem Obergang des Zählers 30 von dem Zustand C=O in den Zustand C = 1 folgt Dieser Taktimpuls durchläuft das UND-Gatter34 und das ODER-Gatter 46 und verursacht den Obergang der monostabilen Schaltung 24 in den Einschaltzustand, d. h. die Abgabe eines Rechteckimpulses von 10 msec Dauer auf 23 und das öffnen der Gatter 20a, 206 und 20c Der angegebene Taktimpuls durchläuft also das Gatter 20a, um den in Reihe mit dem Leiter 13a liegenden Thyristor zu zünden, der nun während der ganzen zugehörigen Halbwelle leitend bleibt Die Auslösung der monostabilen Kippschaltung hat jedoch über den Eingang 31 die Rückführung einer Zähleinheit zu dem Zählwert C des Zählers 30 und über die Gatter 20a und 51 den Übergang der bistabilen Kippschaltung 47 in den Einschaltzustand sowie schließlich über den Eingang 56a und den zugeordneten Ausgang 576 des Phasenwählers 55 die Sperrung des Gatters 53a und das öffnen des Gatters 536 herbeigeführt; 6,666 ... msec nach dem angegebenen Taktimpuls erscheint ein neuer Taktimpuls, in diesem am Ausgang 176 der dem Leiter 136 zugeordneten Taktgeberschaltung. Dieser zweite Impuls durchläuft das Gatter 536, kann aber die immer erregte monostabile Kippschaltung 24 nicht wieder zünden, denn das Gatter 34 ist dadurch gesperrt worden, daß die bistabile Schaltung in den Einschaltzustand übergegangen ist. Dieser zweite Taktimpuls läuft vielmehr unmittelbar zu dem noch geöffneten Gatter 206 und zündet den dem Leiter 136 zugeordneten Thyristor, wodurch die Übertragung einer zweiten Speisehalbwelle an den Verbraucher 10 erfolgt. Die Zündung des angegebenen Thyristors hat zur Folge, daß über den Eingang 566 und den zugeordneten Ausgang 57cdes Phasenwählers das Gatter 536 blockiert und das Gatter 53cdurchlässig wird.

Der dritte, auf die beiden vorhergehenden folgende Taktimpuls erscheint 12,222... msec nach dem ersten, d. h. nach der Rückkehr der monostabilen Kippschaltung 24 in ihren Ausgangszustand. Dieser Impuls wird auf den Eingang 21c übertragen und über die Gatter 53c und 52 auf die Eingänge 37 und 41. Da die monostabile Kippschaltung 24 in die Ruhelage zurückgekehrt ist, ist das Gatter 20c nicht durchlässig.

Bei Ablauf von 10 msec kehrt die monostabile Kippschaltung 24 in den Ruhezustand zurück und die Gatter 20a, 206 und 20c werden gesperrt. Die bistabile Kippschaltung 47 befindet sich im Einschaltzustand, und das Gatter 34 ist daher gesperrt.12,2 msec nach dem angegebenen Anfangszustand erscheint ein Taktimpuls am Ausgang 17c der Taktgeberschaltung 18, die dem Leiter 13c zugeordnet ist Dieser Impuls kann das gesperrte Gatter 20c nicht durchlaufen; er erreicht über die Gatter 53c bzw. 52 die Eingänge 37 bzw. 41 der Gatter 34 bzw. 38. Wenn der Leistungsbedarf mäßig hoch bleibt, d. h, wenn der Zähler 30 nicht mehr als zwei neue Arbeitsbefehle aufgezeichnet hat, bleibt das Gatter 38 gesperrt und der genannte dritte Taktimpuls kann nicht an den Eingang 26 gelangen, um die monostabile Kippschaltung 24 neuerdings zu erregen. Infolgedessen wird die entsprechende Halbwelle nicht an den Verbraucher 10 übertragen, und die bistabile Kippschaltung 47 kehrt in ihren Ruhezustand zurück. Danach erscheinen ein vierter bzw. ein fünfter der aufeinanderfolgenden Taktgeberimpulse an den Ausgängen 17a bzw. 176. Die UND-Gatter, zu denen die Impulse geleitet werden, sind gesperrt, und diese Impulse üben auf die Thyristoren keine Wirkung aus.

Wenn der siebente Taktgeberimpuls am Eingang 17c erscheint, durchläuft er das durchlässige Gatter 53c, und wenn der Zählwert Cdes Zählers 30 nun mindestens den Wert Eins zeigt, ist das Gatter 34 durchlässig und ermöglicht die Neuerregung der monostabilen Kippschaltung 24, wodurch eine neue Folge von zwei Speisehalbwellen der Thyristoren entstehen, bei deren Aussendung das Gatter 536 durchlässig ist, so daß bei der nächsten Folge notwendigerweise der dem Leiter 136 zugeordnete Thyristor gezündet werden wird. Bei der Aussendung der dritten Folge hat die Einrichtung einen Zyklus abgeschlossen und befindet sich in dem Zustand, der oben als der Anfangszustand'für die Beschreibung eines Zyklus angenommen worden war, abgesehen davon, daß der Zählwert des Zählers 30, der von der Regelung des Leistungsbedarfs abhängt, nicht unbedingt der gleiche zu sein braucht wie bei dem betrachteten Ausgangszustand.

ίο

Jetzt soll vorausgesetzt werden, daß der Leistungsbedarf relativ hoch ist, d. h., daß der Zählwert C des Zählers 30 in bestimmten Augenblicken die Zahl 3 erreicht, im Hinblick auf die Netzfrequenz von 50 Hz und die Zeitkonstante der monostabilen Kippschaltung 24 von 10 msec; das tritt ein, wenn die mittlere Impulsfolge der von dem Spannungs-Frequenz-Wandler 28 gelieferten Arbeitsimpulse 30 Hz überschreitet.

In diesem Fall wird, angenommen beispielsweise, daß der Zählwert Cam Ende des Durchlaufs einer Halbwellenfolge entsprechend dem oben beschriebenen Vorgang den Wert 3 erreicht oder übersteigt, der Eingang 39 der UND-Schaltung 38 erregt; aber die UND-Schaltung 38 kann erst nach dem Gatter 34 durchlässig werden: Wie oben erläutert, ist die bistabile Kippschaltung 47 nämlich in der Ruhelage am Ende der betrachteten Impulsfolge und die Schaltung sperrt das Gatter 38 mangels Erregung des Eingangs 40 dieses Gatters. Der Taktimpuls, der der ersten Speisehalbwelle einer neuen

Folge cfiiSpnchi, ciFcgi SOFfiii die iiiOFiüSiäuiic r\.ipp-

schaltung 24 über die Gatter 34 und 46, und der folgende Taktimpuls ruft, nachdem die bistabile Kippschaltung 47 in den Einschaltzustand übergegangen ist, über das nun geöffnete Gatter 38 die Erregung der monostabilen Kippschaltung 43 hervor, die ein Rechtecksignal von 35 msec Dauer wirksam werden läßt, dessen Anwesenheit am Eingang 26 der monostabilen Kippschaltung 24 für drei aufeinanderfolgende Zündungen dieser Kippschaltung sorgt, von denen jede durch Zünden der Thyristoren über die Gatter 20a, 20b und 20c dem Durchlaufen von zwei Speisehalbweilen entspricht. Daraus ergibt sich eine Summe von acht aufeinanderfolgenden Speisehalbwellen, bei deren Abschluß der Zustand des Phasenwählers 55 der gleiche ist, wie wenn die Folge aus nur zwei Speisehalbwellen bestanden hätte; unter diesen Umständen wird, wenn beispielsweise die erste Speisehalbwelle dieser ausgedehnten Folge von dem Leiter 13a übertragen worden war, die letzte Halbwelle durch den Leiter 13Z> übertragen und macht die UND-Schaltung 53c durchlässig, so daß, unabhängig von der Zeitspanne, die zwischen dieser letzten Speisehalbwelle und dem Beginn der nächsten Folge verläuft, die Anfangshalbwelle diesti" zweiten Folge von dem Leiter 13c und die letzte von dem Leiter 13a übertragen wird; infolgedessen wird die UND-Schaltung 53b durchlässig und bereitet den Durchgang der ersten Speisehalbwelle in der nächsten Folge auf dem Leiter 13ö vor, wobei die dritte Speisehalbwelle dieser dritten Folge den- Leiter 13c durchläuft und die UND-Schaltung 53a durchlässig schaltet und so fort

Wenn die Impulsfolge, die von dem Spannungs-Frequenz-Wandler 28 geliefert wird, 75 Hz erreicht, erhält man eine Serie von acht zusammenhängenden Folgen von Speisehalbwellen, was der maximal möglichen Leistungsübertragung auf den Verbraucher 10 entspricht

Der Vollständigkeit halber ist noch zu bemerken, daß die auf 44 an der ODER-Schaltung 46 erteilte ausgedehnte Freigabe durch nicht näher beschriebene Mittel auf ein an 37 auftretendes Synchronisierungssignal abgestimmt wird.

Die oben beschriebene Einrichtung erlaubt die Steuerung der Zündung der Thyristoren der Reihe nach in der Weise, daß Zyklen von drei Folgen Speisehalbwellen mit je zwei oder acht aufeinanderfolgenden Speisehalbwellen (a = Z, b = 0 oder a = Z, b = Zk) ausgesandt werden. Natürlich versteht es sich von selbst daß es nur nötig wäre, die Zeitkonstanten der monostabilec Kippschaltungen 24 und 43 zu verändern, um für besondere Anwendungsverhältnisse Folgen mit einer abweichenden Zahl von Speisehalbwellen zu erhalten. Außerdem hängt die Reihenfolge der Leiter, die nacheinander von der ersten Speisehalbwelle jeder Folge durchlaufen

s werden (hier ist die Reihenfolge 13a, 13c, 13ύ, 13a ...) nur von der Zuordnung der drei Ausgänge des Phasenwählers 55 zu den Gattern 53a, 5Zb und 53c ab, und hierfür könnte eine andere Zuordnung gewählt werden. Schließlich sind jedem Fachmann die an der beschriebenen Einrichtung vorzusehenden Abänderungen geläufig, die für die Zuordnung der Einrichtung zu einem Mehrphasensystem mit von drei abweichender Phasenzahl erforderlich wären: Es ist nur die Zahl der Thyristoren 14, der Taktgeberschaltungen 18, der UND-Schaltungen 20a usw. und der UND-Schaltungen 53a usw. gleich der Zahl der Phasenleiter im Netz zu wählen. Statt jedem Thyristor 14 eine Diode 15 zuzuordnen, könnte man natürlich diese Dioden auch durch Thyristoren ersetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der elektrischen Leistung in einem Drehspannungsnetz inriit N Phasenlei- s tern (13a, 136,13qjin die je ein Thyristor (14) und ein dazu antiparalleles Gleichrichterelement (15) geschaltet sind, wobei die Thyristoren |[14) zum jeweiligen Nulldurchgang der zugehörigen Phasenspannung Zündimpulse erhalten, die durch eine Steuereinrichtung in einem vorgegebenen Tastverhältnis für alle Phasen gemeinsam gesperrt oder freigegeben werden, derart, daß sich Folgen von vollständigen Halbwellen mit stromlosen Pausen ablösen, dadurch gekennzeichnet, daß N Folgen von Halbwellen einen Speisezyklus ergeben, in dessen Verlauf jeder Thyristor (14) einmal und nur einmal den Strom der ersten Halbwelle einer Folge führt, und daß die Folgen aus a + N ■ b Halbwellen gleichen Voreiichens bestehen, wobei a eine feste positive ganze Zahl und 6 eine veränderbare positive ganze Zahl einschließlich Null ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die jeweils und nacheinander von der ersten Halbwelle der Folgen des Speisezyklus durchlaufenen Thyristoren (14) entgegengesetzt zu der Ordnung aufeinanderfolgen, in welcher sie modulo TV in Abhängigkeit von den ansteigenden Werten der Phasenverzögerung der Versorgungsspannung der zugeordneten Phasenleiter angesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesannoereich der Steuerung der übertragenen Leistung m Unterbereiche aufgeteilt wird, von denen jeder e_snem bestimmten vorgegebenen Wert der Zahl 6 zugeordnet ist

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit jeweils einem von einem Gleichrichterelement (15) antiparallel überbrückten Thyristor (14) in jedem der N Phasenleiter (13a, 136,13c), mit einer ersten Gatterschaltung (20a, 2Qb, 20c), deren Ausgänge (25a, 256, 25c,/jeweils mit einer Steuerelektrode (16a, 166,16c) der Thyristoren (14) verbunden sind, und bei der erste Eingänge (21a, 210, 21c,) mit jeweiligen Ausgangen eines Synchronisationsgenerators (18) verbunden sind, der seinerseits durch Verbindung seiner Eingänge mit den Phasenleitern (13a, 13/?, 13c) synchronisiert ist, mit einem Spannungs-Frequenz-Wandler (28). der eine steuerbare Anzahl von Befehlsimpulsen abgibt, mit einem Steuerkanal für die erste Gatterschaltung (20a, 20b, 20c), der den Ausgang des Spannungs-Frequenz-Wandiers (28) mit zweiten Eingängen (22a, 22b, 22c)der ersten Gatterschaltung verbindet und ein monostabiles Element (24) enthält, das eine Zeitkonstante und einen Erregungszustand derart aufweist, daß die bedingte Übertragung einer Folge von a Synchronisationsimpulsen durch die erste Gatterschaltung (20a, 20b, 20c) an die Steuerelektroden der Thyristoren (14) erfolgt, ferner mit einem ersten ODER-Gatter (46) und einer zweiten Gatterschaltung (34), bei der ein erster Eingang (35) indirekt mit dem Spannungs-Frequenz-Wandler (28) verbunden ist und ein zweiter Eingang (37) mit dem Synchronisationsgenerator (18) wenigstens über ein zweites ODER-Gatter (52) verbunden ist und hiervon die Synchronisationsimpulse empfängt, gekennzeichnet durch

einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler (30), der einen mit dem Ausgang des Spannungs-Frequenz-Wandiers (28) verbundenen Vorwärts-Zähleingang (29) aufweist, einen Rückwärts-Zähleingang (31), der mit dem Ausgang (23) des monostabilen Elements (24) verbunden ist und dessen Obergänge vom Ruhezustand in den Erregungszustand abzählt, sowie einen Ausgang 32), der mit einem Eingang (35) der zweiten Gatterschaltung (Si) verbunden ist, deren eigener Ausgang (45) mit dem monostabilen Element (24) über das erste ODER-Gatter (46) verbunden ist und ihm bedingt einen Erregungsimpuls zuführt,
ferner durch einen Phasenwähler (55) mit N verschiedenen stabilen Zuständen, dessen Eingänge (56a, 56b, 56c) mit jeweils einem der Ausgänge (25a, 256, 25c; der ersten Gatterschaltung (20a, 206,20c) verbunden sind, und dessen Ausgänge (57a, 576,57c) bijektiv mit den Eingängen verknüpft und mit den Eingängen der zweiten Gatterschaltung (34) jeweils über UND-Gatter (53a, 536, 53c) verbunden sind, deren zweite Eingänge (54a, 546, 54c) an entsprechende Ausgänge (17a, 176, 17c) des Synchronisationsgenerators (18) angeschlossen sind, und deren Ausgänge mit den Eingängen des zweiten ODER-Gatters (52) verbunden sind, das an die zweite Gatterschaltung (34) einen Auslöseimpuls liefert,
durch ein zweites rr.onostabiles Element (43), dessen Ausgang (44) an einen Eingang des ersten ODER-Gatters (46) angelegt ist, durch eine dritte Gatterschaltung (38), deren Ausgang (42) mit dem Eingang des zweiten monostabilen Elements (43) verbunden ist, und diesem in Abhängigkeit von dem Auslöse-Synchronisationsimpuls einen Erregungsimpuls zuführt,

und durch ein bistabiles Element (47), dessen einer Eingang (50) indirekt mit den Ausgängen (25a, 256, 25c) der ersten Gatterschaltung (20a, 206, 20c) verbunden ist, dessen anderer Eingang (48) indirekt mit den Ausgängen (17a, 176,17c)des Synchronisationsgenerators (18) verbunden ist, und dessen einer Ausgang mit dem einen Eingang (36) der zweiten Gatterschaltung (34) verbunden ist, damit die Übertragung des Erregungsimpulses von dem ersten monostabilen Element (24) verhindert wird, wenn sich das bistabile Element (47) in seinem Arbeitszustand befindet, wobei ferner ein anderer Ausgang mit einem Eingang (40) der dritten Gatterschaltung (38) verbunden ist, damit dem zweiten monostabilen Element (43) ein Erregungsimpuls unter der Bedingung zugeführt wird, daß sich das bistabile Element (47) im Arbeitszustand befindet und daß der im Vorvärts-Rückwärts-Zähler (30) registrierte Zählwert größer oder gleich einer ganzen Zahl 6 ist, die vorbestimmt größer als Eins ist, und zwar derart, daß das zweite monostabile Element (43) mit dem ersten monostabilen Element (24) derart zusammenwirkt, daß eine Anzahl von a + Nb aufeinanderfolgenden Synchronisationsimpulsen durch die erste Gatterschaltung (20a, 206,20c) ausgesendet werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Leistung, die von einem ersten, einem zweiten und einem dritten Phasenleiter (13a, 136, 13c) übertragen wird, die mit Dreiphasenwechselstrom von 50 Hz gespeist werden und mit einer in Dreiecksschaltung geschalteten Last über einen ersten, einen zweiten und einen dritten Thyristor (14) verbunden sind, welche in Reihe jeweils zwischen einen der drei Phasenleiter (13a,

13b, 13c,) und eine zugeordnete Anschlußklemme der Last geschaltet sind, das erste monostabile Element (24) eine unbedingt zwischen 6,666... und 12^22... msec liegende Zeitkonstante aufweist

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenwähler (55) drei stabile Zustände besitzt, die jeweils durch das Zünden des ersten bzw. zweiten bzw. dritten Thyristors (14) herbeigeführt werden und das öffnen eines ersten, zweiten bzw. dritten UND-Gatters (53a, 536, 53c) veranlassen, wobei die ersten Eingänge (58a, 586, 58c) des ersten, zweiten bzw. dritten UND-Gatters (53a, 536, 53c^die von dem ersten, zweiten bzw. dritten Phasenleiter (13a, 136, 13c) ausgehenden Synchronisierungsimpulse empfangen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des zweiten monostabilen Elements (43) derart gewählt ist, daß das zweite monostabile Element (43) drei aufeinanderfolgende Wiedererregungen des ersten monostabilen Elements (24) herbeiführt.