DE2457807C3 - Einrichtung zur Umschaltung eines Stufentransformators mittels Halbleiter-Wechselstromsteller - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Umschaltung eines Stufentransformators gemäß dem Oberbegriff des Pa rentanspruchs.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art sind zwei Wechselstromsteller vorgesehen, von denen der eine mit einer primärseitigen Anzapfung eines Stufentransformators fest verbunden und der a.idere über einen Umschalter an je eine von zwei weiteren primärseitigen Anzapfungen anschließbar ist. Bei der Zündung von Wechselstromstellern mit induktiver Last ist dafür zu sorgen, daß auf der Primärseite des Transformators kein Kurzschluß über die Thyristoren der Wechselstromsteller entstehen kann (»Swmens-Zeitschrift« 47 [1973], Heft3,Seitenl60bisl63).

Während es bei rein ohmscher Last ausreicht, die Spannungs-Nulldurchgänge zu erfassen und die Freiwerdezeit der Ventile der Steller zuzüglich einer Sicherheitspause zu berücksichtigen, ist es bei induktiver Last wegen der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung erforderlich, auch den Nulldurchgang des Stromes festzustellen, weil erst nach dem Nulldurchgang von Spannung und Strom in einem Ventil des einen Stellers ein Ventil des anderen Stellers gezündet werden darf. Zur Erfassung des Strom-Nulldurchgangs sind Schaltungen bekannt, die über Stromwandler gespeist und in denen als Meßbürde antiparallelgeschaltete Dioden zur Erzielung der erforderlichen Empfindlichkeit bis in den Haltebereich der Halbleiterventile verwendet werden, da sich an den Dioden bereits bei kleinsten Strömen die sogenannte Schwellspannung aufbaut.

Eine solche Schaltung ist beispielsweise in der AT-PS 2 92 132 beschrieben. In dieser Schaltung sind zwei Stromüberwachungsstufen mit je einem Stromwandler, von denen der eine den Augenblickswert und der andere die Dauer der positiven und negativen Halbwellen des Stromes erfaßt, und eine Spannungsüberwachungsstufe mit einem Spannungswandler zur Erfassung der positiven und negativen Halbwellen der an den Stellern anstehenden Spannung verwendet. Die Ausgangsgrößen der Überwachungsstufen sind einer Logikschaltung zugeführt, der ein Steuergerät für die Aussteuerung der Steller nachgeschaltet ist,

In einfachen Anlagen, z, B, bei Widerstandsheizungen, deren Heizwiderstand im wesentlichen konstant bleibt, wird häufig die sogenannte »Schwingungspaketsteuerung« angewendet, bei der die erforderliche Leistung dadurch erzielt wird, daß der Thyristorstdler die Energieversorgung jeweils im Nulldurchgang der Spannung ein- und ausschaltet, so daß jedes Schwingungspaket aus mindestens einer Periode besteht Wird die Schwingungspaketsteuerung in Verbindung mit den an Stromwandler angeschlossenen Schaltungen zur Stromnullerfassung angewendet, dann tritt durch das Eir- und Ausschalten des Stellers während der Nulldurchgänge von Spannung bzw. Strom in den Stromwandlern ein Magnetisierungsstrom auf, der unsymmetrisch sein kann und im Ausschaltaugenblick des Stellers nicht Null ist und infolgedessen einen im Steller nicht vorhandenen Reststrom mit einer langen Abklingzeitkonstante vortäuscht Wird die Empfindlichkeit dieser Schaltungen so weit herabgesetzt daß der Magnetisierungsstrom nicht mehr zum Ansprechen führt, dann wird unter Umständen ein tatsächlich in dem einen Steller fließender Reststrom nicht erfaßt, und es entstehen Schwierigkeiten durch zu frühe Zündung eines Ventils des anderd-n Stellers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Umschaltbereitschaft von Wechselstromstellern der eingangs genannten Art, die parallel auf verschiedene Anzapfungen eines Stufentransformators arbeiten, unabhängig von einer Ermittlung des Strora-Nulldurchgangs zuverlässig zu erfassen und in Abhängigkeit davon die Umschaltung auszulösen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Da die Einrichtung weder einen Stromwandler zur Erfassung des Stromnulldurchganges noch einen Spannungswandler zur Erfassung der Spannung an den Stellern enthält, ist die Ausbildung eines Stufenkurzschlußstromes auf Grund von Magneiisierungsströmen ausgeschlossen.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Eine Last 1, beispielsweise ein veränderlicher Heizwiderstand, ist an die sekundärseitigen Klemmen a und b eines Stufentransformators 2 angeschlossen, dessen primärseitiger Anschluß A unmittelbar und dessen Anschlüsse flund Cüber je einen Wechselstromsteller 3 bzw. 4 mit einer Wechselspannungsquelle 5 verbunden ist. Die antiparallelgeschalteten Thyristoren 6 bis 9 der Wechselstromsteller 3 und 4 werden von einem Steuergerät 10 in Abhängigkeit von einem Stromregler 11 ausgesteuert. Der Stromregler 11 erhält seinen Sollwert von einem Sollwertgeber, beispielsweise einem Potentiometer 12, und seinen Istwert von einem im Laststromkreis angeordneten Stromwandler

13. Zur Erfassung des Nulldurchgangs der von der Spannungsquelle gelieferten Wechselspannung ist ein Spannungswandler 14 und zur Überwachung der Spannungen an den Thyristoren der Wechselstromsteller auf gleiche Richtung eine elektronische Schaltungs-

hs anordnung 15 vorgesehen.

Ein Thyristor kann nur gezündet werden, wenn an der Anode eine positive Spannung gegenüber der Kathode anliegt. Bei parallel arbeitenden Wechselstromstellern

darf ein Ventil in dem einen Wechselstromsteller nur gezündet werden, wenn entweder der andere Wechselstromsteller keinen Strom oder Strom in Richtung des neu zu zündenden Ventils führt. Dabei liegt in beiden Fällen positive Spannung an der Anode des in gleicher Richtung angeordneten Ventils des parallelen Wechselstromstellers, Mit Hilfe von in der Schaltungsanordnung 15 angeordneten Grenzwertmeldern 16 und 17 werden daher die Spannungen an den parallelen Wechselstromstellern auf ihre Richtung geprüft An den Ausgang jedes Grenzwertmelder sind zwei im Gegentakt geschaltete optoelektronische Koppelelemente 18, 19 angeschlossen. Das Ausgangssignal der Koppelelemente 18 ist über je eine Umkehrstufe 20, das Ausgangssignal der Koppelelemente 19 unmittelbar einer Logikschaltung 2J zugeführt, die zusätzlich an den Spannungswandler 14 angeschlossen ist. Liegen nach einem vom Spannungswandler 14 erfaßten Spannungsnulldurchgang an den Thyristoren 7 des Wechselstromstellers 3 und den Thyristoren 9 des Wechselstromsteller 4 positive Spannungen, dann erhalten die vier an die Koppelelemente angeschlossenen Eingänge der Logikschaltung 21 ein Signal, und die Logikschaltung 21 gibt über das Steuergerät 10 Zündimpulse an die Wechselstromsteller3 oder4.

Durch die Gegentaktschaltung der optoelektronischen Koppelelemente wird die Übertragungssicherheit bei gleichzeitiger Überwachung der Betriebsspannung der auf Potential liegenden Teile der Schaltungsanordnung 15 erhöht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Einrichtung zur Umschaltung eines Stufentransformator mittels Halbleiter-Wechselstromsteller, die auf je eine Anzapfung des Transformators parallel arbeiten und an ein Steuergerät angeschlossen sind, das die Wechselstromsteller nach dem Prinzip der Schwingungspaketsteuerung aussteuert, mit einer die Spannung an den Wechselstromstellern überwachenden Schaltungsanordnung mit nachgeschalteter, das Steuergerät beeinflussender Logikschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (15) als Eingangsstufen je einen unmittelbar an die Wechselstromsteller (3, 4) angeschlossenen, über optoelektronische Koppelelemente (18, 19) mit der Logikschaltung (21) verbundenen Grenzwertmelder (16,17) enthält, der jeweils die Spannung am zugeordneten Wechselstromsteller erfaßt und der das Steuergerät (10) bei Gleichheit des Vorzeichens der Ausgangssignale der Grenzwertmelder nach dem Zeitpunkt eines mittels eines Spannungswandlers (14) ermittelten Nulldurchganges der den Stufentransformator (2) speisenden Spannung freigibt