DE2462323C3 - Inverter for alternating standby operation or load operation - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselrich- w ter für wcchselweisen Bereitschaftsbetrieb oder Lastbetrieb in einer Stromversorgungsanlage für einen Verbraucher, der entweder aus einem Versorgungsnetz oder über den Wechselrichter aus einer Gleichspannungsquelle gespeist ist, wobei die Steuereinheit des Wechselrichters einen Steuersatz mit einer vorgeschaHeten Regeleinrichtung zur Spannungsregelung enthält.The invention relates to an inverter for alternating standby operation or load operation in a power supply system for a consumer, either from a supply network or is fed via the inverter from a DC voltage source, the control unit of the inverter a control set with a pre-installed control device for voltage regulation contains.

Bei statischen Wechselrichtern für Notstromanlagen sind drei Verfahren zur Inbetriebnahme bekannt <,o (Brown Boveri-Mitteilungen 1970, Nr. 5, Seiten 227-229):In the case of static inverters for emergency power systems, three methods of commissioning are known <, o (Brown Boveri Communications 1970, No. 5, pp. 227-229):

Bei einer echten unterbrechungsfreien Stromversorgung ist der Verbraucher ständig an einen Wechselrichter angeschlossen, der über eine Batterie und (,<-, ein Ladegerät an ein Versorgungsnetz angeschlossen ist. Bei Netzausfall kann Energie aus der Batterie entnommen und die Speisung des Verbrauchers ohne jede Unterbrechung fortgesetzt werden. Das Ladegerät für die Batterie muß so dimensioniert sein, daß es nach einem Netzausfall gleichzeitig den vollen Verbrauch des Wechselrichters abgeben und die Batterie wieder aufladen kann. Das Ladegerät wird also relativ groß. Der Wirkungsgrad der gesamten unterbrechungsfreien Stromversorgungsanlage ist durch die ständige zweimalige Energieumformung schlecht.With a real uninterruptible power supply the consumer is constantly connected to an inverter, which is powered by a battery and (, <-, a charger is connected to a supply network. In the event of a power failure, energy can be drawn from the battery and the supply of the consumer can be continued without any interruption. The charger for the battery must be dimensioned in such a way that after a power failure it also consumes full of the inverter and can recharge the battery. So the charger becomes relative great. The efficiency of the entire uninterruptible power supply system is due to the constant two-fold energy conversion bad.

Erlaubt der Verbraucher eine Unterbrechnng seiner Stromversorgung in der Größe der Schaltzeit von Schützen, so ist es günstiger, den Verbraucher im Normalbetrieb aus dem Netz zu speisen und erst im Störungsfall der Netzspannung auf den Wechselrichter umzuschalten. Der Wechselrichter arbeitet im Bereitschaftsbetrieb im Leerlauf. Im Leerlaufbetrieb werden die Zündimpulse des Steuersatzes auf die gesteuerten Halbleiterventile des Leistungsteils des Wechselrichters durchgeschaltet, dessen Kommutierungseinrichtungen ebenfalls in Betrieb sind. Der Wechselrichter liefert eine Leerlauf-Ausgangsspannung. Das Ladegerät muß neben der Ladeleistung nach einem Netzausfail auch die Leerlaufverluste des Leistungsteil des Wechselrichters decken.If the consumer allows an interruption of his power supply in the size of the switching time of Protect, it is cheaper to feed the consumer from the grid during normal operation and only in the event of a fault to switch the line voltage to the inverter. The inverter works in standby mode at idle. In idle mode, the ignition pulses of the tax rate are based on the controlled Semiconductor valves of the power section of the inverter switched through, the commutation devices of which are also in operation. The inverter provides an open circuit output voltage. In addition to the charging capacity, the charger must also Grid failure also cover the no-load losses of the power section of the inverter.

Bei Verbrauchern, die eine Umschaltpause von etwa 1 Sekunde erlauben, ist es schließlich bekannt, den Verbraucher im Normalbetrieb aus dem Netz zu speisen, wobei der Wechselrichter ausgeschaltet ist. Ein Ladegerät hält ate Batterie in Schwebeladung. Bei Netzausfall wird der Wechselrichter eingeschaltet. Nach Erreichen seiner Betriebswerte nach etwa 1 Sekunde werden ihm die Verbraucher zugeschaltet. Das Ladegerät kann hier am kleinsten sein, da es nach einem Netzausfail nur die Batterie wieder aufladen muß. Der Wirkungsgrad ist im Normalbetrieb sehr günstig. Nachteilig ist jedoch die relativ lange Unterbrechung der Stromversorgung des Verbrauchers, die durch die bis zur Leistungsabgabe des Wechselrichters benötigte Zeitdauer bestimmt ist.In the case of consumers who allow a switchover pause of about 1 second, it is finally known to feed the consumer from the grid in normal operation, with the inverter switched off. A charger keeps ate battery in a floating charge. The inverter is switched on in the event of a power failure. After reaching its operating values after about 1 second, the consumers are switched on. That The charger can be the smallest here, as it only recharges the battery after a power failure got to. The efficiency is very favorable in normal operation. The disadvantage, however, is the relatively long interruption the power supply of the consumer, which is caused by the up to the power output of the inverter required time is determined.

Bei einem Wechselrichter der eingangs genannten Art wurde im älteren deutschen Piuent 2446229 bereits vorgeschlagen, eine Freigabeeinheit zwischen dem Steuersatz und dem Leistungsteil des Wechselrichters anzuordnen, die im Bereitschaftsbetrieb die Weitergabe der Zündimpulse des auch während des Bereitschaftsbetriebes arbeitenden Steuersatzes an den Leistungsteil des Wechselrichters sperrt; ein mit den ZUndimpulsen des Steuersatzes beaufschlagtes Wechselrichtermodell zur Ermittlung einer synthetischen Istwert-Spannung vorzusehen, die im Bereitschaftsbetrieb der auch während des Bereitschaftsbetriebes arbeitenden Regeleinrichtung im Regelgrößenkanal zugeführt ist; eine Kommandostufc vorzusehen, die bei einem Startbefehl die Freigabe der Zündimpulse des Steuersatzes für den Leistungsteil des Wechselrichters veranlaßt und nach erfolgtem Start des Leistungsteils den Regelgrößenkanal der Regeleinrichtung von der synthetischen Istwert-Spannung des Wechselrichtermodells auf den Meßwert der Ausgangsspannung des Wechselrichters umschaltet. In the case of an inverter of the type mentioned above, the older German Piuent 2446229 proposed a release unit between the tax rate and the power section of the inverter to arrange that in the standby mode the transmission of the ignition pulses of the also during the Stand-by operating tax rate locks to the power section of the inverter; a with The inverter model applied to the Zundimpulses of the tax rate to determine a synthetic Provide the actual value voltage that is also used in standby mode and during standby mode working control device is supplied in the controlled variable channel; to provide a command post, which, when a start command is given, enables the ignition pulses of the control rate for the power unit of the inverter and, after the power section has started, the controlled variable channel of the Control device from the synthetic actual value voltage of the inverter model to the measured value the output voltage of the inverter switches over.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechselrichter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Leistungsteil besonders schnell und phasenrichtig vom Stillstand auf volle Leistungsabgabe gebracht werden kann.The invention is based on the object of creating an inverter of the type mentioned at the beginning, whose power section goes from standstill to full power output particularly quickly and in the correct phase can be brought.

Erfindungsgemäß wird dies durch folgende Merkmale erreicht:
a) eine Freigabestufe zwischen dem Steuersatz undAccording to the invention, this is achieved by the following features:
a) an approval level between the tax rate and

dem Leistungsteil des Wechselrichtes, die im Bereitschaftsbetrieb die Weitergabe des auch im Bereitschaftsbetrieb arbeitenden Steuersatzes an den Leistungsteil des Wechselrichters sperrt;the power section of the inverter, which in standby mode also transfers the in Stand-by operating tax rate locks to the power section of the inverter;

b) eine im Bereitschaftsbetrieb arbeitende Phasen-Nachführeinrichtung als Synchronisiervorrichtung mit einem Phasen-Diskriminator, der eingangsseitig mit einem Phasenmeßwert der Verbraucherspannung und einem Phasensignal des Steuersatzes beaufschlagt ist, und dessen Ausgangsspannung einem Korrekturregler als Phasendifferenz zugeführt ist, sowie mit einer weiteren, auch im Bereitschaftsbetrieb arbeitenden Regeleinrichtung, die eingangsseitig mit einer Sollwertspannung, dem Phasenmeßwert der Verbraucherspannung und über einen Schalter mit der Ausgangsspannung des Korrekturreglers beaufschlagt ist, und deren Ausgangsspannung der Steuereinrichtung des Wechselrichters eingangsseitig aufgeschaltet ist;b) a phase tracking device operating in standby mode as a synchronizing device with a phase discriminator, the on the input side with a phase measurement of the consumer voltage and a phase signal of the tax rate is applied, and its output voltage to a correction regulator as Phase difference is supplied, as well as with a further, also working in standby mode Control device, the input side with a setpoint voltage, the measured phase value of the Load voltage and via a switch to the output voltage of the correction regulator is applied, and the output voltage of the control device of the inverter on the input side is activated;

c) eine Kommandostufe, die bei einem Startbefehl über die Freigabestufe die Freigabe der Zündimpulse des Steuersatzes für den Leistungsteil des Wechselrichters veranlaßt und den Schalter zwischen dem Korrekturregler und der weiteren Regeleinrichtung in Sperrung steuert.c) a command level which, in the event of a start command via the release level, releases the ignition pulses of the tax rate for the power section of the inverter and the switch between controls the correction controller and the further control device in blocking.

Der Leistungsteil des erfindungsgemäßen Wechselrichters arbeitet im Bereitschaftsbetrieb nicht im Leerlaufbetrieb, sondern ist stillgesetzt. Im Bereitschaftsbetrieb läuft jedoch die Steuereinheit mit dem Steuersatz und der Regeleinrichtung sowie die Phasen-Nachführeinrichtung. Die Zündimpulse des Steuersatzes sind im Bereitschaftsbetrieb durch die Freigabestufe gesperrt. Durch den ständigen Betrieb der Steuereinheit und der Phasen-Nachführeinrichtung entstehen nur geringe Betriebskosten. Verluste und Geräusche im Leistungsteil des Wechselrichters, insbesondere durch Transformatoren und Drosseln, fallen im Bereitschaftsbetrieb nicht an.The power section of the inverter according to the invention does not work in standby mode Idle operation, but is shut down. In standby mode, however, the control unit runs with the Tax rate and the control device as well as the phase tracking device. The ignition pulses of the tax rate are blocked in standby mode by the release level. Due to the constant operation of the Control unit and the phase tracking device result in only low operating costs. Losses and Noises in the power section of the inverter, especially from transformers and chokes, drop not on in standby mode.

Die Phasen-Nachführeinrichtung gewährleistet, daß bei einen Startbefehl in jedem beliebigen Startaugenblick die Zündimpulse der bereits in der Bereitschaftsstellung arbeitenden Steuereinrichtung auf den Leistungsteil des Wechselrichters freigegeben werden können. Der Wechselrichter liefert sofort eine Ausgangsspannung in der richtigen Phasenlage. Mit dem Startbefehi wird die Korrekturspaniiung abgeschaltet, da jetzt der Phasenregelkreis geschlossen ist.The phase tracking device ensures that with a start command at any start moment the ignition pulses of the control device already working in the standby position to the Power section of the inverter can be released. The inverter immediately supplies an output voltage in the correct phase. The correction voltage is switched off with the start command, since the phase-locked loop is now closed.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert:The invention is explained in more detail with reference to the drawings:

In der Darstellung der Fig. 1 ist ein Verbraucher 1 über ein Filter 2 und einen Umschalter 3 an ein Netz 4 angeschlossen, der aus einer Gleichspannungsquelle 5 gespeist ist. Das Filter 2 dämpft Verzerrungen der Netzspannung und siebt beim Notbetrieb die Ausgangsspannung des Wechselrichters. Beim Umschalten vom Netzbetrieb auf Notbetrieb können die energiespeichernden Filterelemente kurzzeitig die Versorgung des Verbrauchers zumindest teilweise übernehmen. Bei einem gegen Verzerrungen und kurzzeitige Unterbrechungen seiner Versorgungsspannung unempfindlichen Verbraucher kann das Filter entfallen. Dem Leistungsteil ödes Wechselrichters ist eine Steuereinrichtung mit einem Steuersatz 7 und einer Regeleinrichtung 8 sowie eine Freigabestufe 9 zugeordnet. Eine Nachführeinrichtung 10 ist eingangsseitig mit einem Meßfühler 11 für die Spannung der Gleichspannungsquelle f, einem Meßfühler 12 fürIn the illustration of FIG. 1, there is a consumer 1 Connected via a filter 2 and a changeover switch 3 to a network 4, which consists of a direct voltage source 5 is fed. The filter 2 attenuates distortions in the mains voltage and sifts the output voltage in emergency operation of the inverter. When switching from mains operation to emergency operation, the energy-storing Filter elements temporarily at least partially take over the supply of the consumer. With one against distortion and short-term interruptions of its supply voltage The filter can be dispensed with for insensitive consumers. The power part of the inverter is boring a control device with a control rate 7 and a control device 8 and a release level 9 are assigned. A tracking device 10 is on the input side with a sensor 11 for the voltage of the DC voltage source f, a sensor 12 for

den Laststrom und einem Meßfühler 13 für die Verbraucherspannung verbunden und mit Signalen des Steuersatzes 7 beaufschlagt. Eine Kommandoeinheit 14 ist an einer Eingangsklemme 15 mit einem Startbefehl ansteuerbar. Die Kommandoeinheit 14 steuert einen elektronischen Schalter 16 - beispielsweise einen FET-Schalter- im Ausgang der Nachführeinrichtung 10 und beeinflußt die Freigabestufe 9.the load current and a sensor 13 for the consumer voltage connected and acted upon by signals of the tax rate 7. A command unit 14 is at an input terminal 15 with a start command controllable. The command unit 14 controls an electronic switch 16 - for example one FET switch in the output of the tracking device 10 and influences the release level 9.

Im Bereitschaftsbetrieb befinden sich die Schalter 3 und 16 in der gezeichneten Lage. Der Verbraucher 1 ist über das Filter 2 und den Schalter 3 aus dem Netz 4 versorgt. Die Nachführeinrichtung iO ermittelt aus Signalen des Steuersatzes 7, aus der vom Meßfühler 13 erfaßten Verbraucherspannung und aus der Eingangsspannung des Wechselrichters eine Korrekturspannung. Die Eingangsspannung des Wechselrichters wird — wie später näher erläutert werden wird - aus der vom Meßfühler 11 erfaßten Leerlaufspannung der Batterie 5 und aus dem vom Meßfühler 12 erfaßten Laststrom des Verbrauchers ermittelt. Die Korrekturspannung wird der Regt »einrichtung 8 zusätzlich zur Verbraucherspannung ais iitwert und zu einer Sollwertspannung vom Sollwertgeber 17 über den durchlässig gesteuerten Schalter 16 aufgeschaltet.Switches 3 are in standby mode and 16 in the position shown. The consumer 1 is via the filter 2 and the switch 3 from the network 4 provided. The tracking device OK determines from signals from the control set 7, from the signals from the sensor 13 detected consumer voltage and a correction voltage from the input voltage of the inverter. The input voltage of the inverter is - as will be explained in more detail later - from the open circuit voltage of the battery 5 detected by the sensor 11 and from that of the sensor 12 detected load current of the consumer is determined. The correction voltage is also supplied to the regulating device 8 to the consumer voltage ais iitwert and to a setpoint voltage from the setpoint generator 17 the permeable switch 16 switched on.

Bei einer fürden Verbraucher unzulässigen Abweichung oder einem Ausfall der Netzspannung wird von einer nicht näher dargestellten Überwachungseinrichtung der Schalter 3 umgesteuert und ein Startbefehl auf die Eingangsklemme 15 der Kommandoeinheit 14 gegeben. Die Kommandoeinheit 14 gibt durch Beeinflussung der Freigabestufe 9 die Zündimpulse des Steuersatzes 7 auf den Leistungsteil des Wechselrichters frei und steuert den Schalter 16 in Sperrung. Die Korrekturspannung ist damit vom Eingang der Regeleinrichtung 8 abgeschaltet.In the event of an inadmissible deviation for the consumer or a failure of the mains voltage, from a monitoring device, not shown, the switch 3 is reversed and a start command given to the input terminal 15 of the command unit 14. The command unit 14 gives by influencing the release level 9, the ignition pulses of the tax rate 7 on the power section of the inverter free and controls the switch 16 in blocking. The correction voltage is thus from the input of the control device 8 switched off.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Ausführungsbeispieles einer Amplituden-Nachführeinrichtung 10a. Zur Bildung einer laststrombezogenen Eingangsspannung für den Wechselrichter ist ein Summierverstärker 18 vorgesehen, der über einen ersten Eingangswiderstand mit dem Meßfühler 11 für die Leerlaufspannung der Batterie 5 und über einen zweiten Eingangswiderstand mit einer den Laststrom abbildenden Spannung vom Meßfühler 12 beaufschlagt ist. Das Verhältnis der beiden Eingangswiderstände des Surnmierverstärkers 18 isi entsprechend dem bei Belastung auftretenden Spannungsabfall der Batterie gewählt. Fürden Spannungsabfall der Batterie ist die Wirkkomponente des Laststromes maßgebend. Der Meßfühler 12 erfaßt daher vorzugsweise die Wirkkomponente des Laststromes. Am Ausgang des Summierverstärkers 18 erscheint der laststrombczogene Spannungswert der Batterie als Eingangsspannung für den Wechselrichter. Fig. 2 shows the basic structure of an embodiment of an amplitude tracking device 10a. To create a load current-related input voltage for the inverter, a Summing amplifier 18 is provided, which has a first input resistance with the sensor 11 for the open circuit voltage of the battery 5 and, via a second input resistor, the load current imaging voltage from the sensor 12 is applied. The ratio of the two input resistances of the summation amplifier 18 isi corresponding to the voltage drop that occurs when the load is applied Battery chosen. For the battery voltage drop the active component of the load current is decisive. The sensor 12 therefore preferably detects the active component of the load current. At the output of the summing amplifier 18, the load current-related appears Voltage value of the battery as input voltage for the inverter.

Einem Multiplizierer 19 sind eingangsseitig als Faktoren der laslsirombezogene Spannuf.pswert der Batterie und das Ausgangssignal eines Funktionsgebers 37 zugeführt. Der Funktionsgeber 37 bildet die Steuerkennlinie des Wechselrichters nach, d. h. den tatsächlichen Zusammenhang zwischen der Wechselrichter-AuFgangsspannung und der Eingangsspannung des Steuersatzes unter Berücksichtigung aller Nichtlinearitäten. Das Ausgangssignal Jes Multiplizierer 19 stellt einen in der Analog-Rechenschaltung mit den Gliedern 18, 37, 19 errechneten Wert der Wechselrichtcr-Aubgangsspannung dar. In einem Korrekturregler 20 wird dieser errechnete Wert der Wechselrichter-AusKanßSspannung mit dem Wert derA multiplier 19 has the laslsirom-related Spannuf.pswert as factors on the input side Battery and the output signal of a function generator 37 supplied. The function generator 37 forms the Control characteristic of the inverter according to, d. H. the actual relationship between the inverter output voltage and the input voltage of the tax rate taking into account all non-linearities. The output signal Jes multiplier 19 represents a value calculated in the analog computing circuit with elements 18, 37, 19 Inverter output voltage. In a correction controller 20, this calculated value is the Inverter output voltage with the value of

tatsächlichen Verbraucherspannung vom Meßfühler 13 verglichen. Bei einer Abweichung der beiden Werte bildet der Korrekturregler 20 eine Korrekturspannung, die den Spannungsregler 8 in dem Sinne beaufschlagt, daß die Abweichung kleiner wird. Der Spannungsregler 8 ist somit eingangsscitig mit der Verbraucherspannung vom Meßfühler 13, einer Sollwertspannung vom Sollwertgeber 17 und der über den Schalter 16 geführten Korrekturspannung beaufschlagt. Bei einem Startbefehl wird - wie bereits eriäutert - der Schalter 16 in Sperrung gesteuert und die Korrekturspannung abgeschaltet. Die Regeleinrichtung 8 ist dann in gewohnter Weise in Betrieb.actual load voltage from the sensor 13 compared. If there is a discrepancy between the two Values, the correction regulator 20 forms a correction voltage that the voltage regulator 8 in the sense applied that the deviation becomes smaller. The voltage regulator 8 is thus input side with the Load voltage from the sensor 13, a setpoint voltage from the setpoint generator 17 and via the Switch 16 guided correction voltage applied. With a start command - as already explained - The switch 16 is locked and the correction voltage is switched off. The control device 8 is then in the usual way in operation.

Die Wirkungsweise dieser Nachführeinrichtung sei an Hand eines willkürlichen Zahienbeispiels verdeutlicht. Der Spannungssollwert betrage 220 V, der Spannungsistwert jedoch 222 V. Wäre die Nachführeinrichtung nicht vorhanden, so würde die Regeleinrichtung 8 durch die an ihrem Eingang anstehende Spannungsdifferenz von 2 Volt angesteuert. Da die Regeleinrichtung 8 einen Integral-Anteil aufweist, würde sie nach einer gewissen Zeit ihre maximal mögliche Regler-Ausgangsspannung führen. Der Steuersatz 7 würde daher mit einer viel zu großen Steuerspannung beaufschlagt. Bei einer Freigabe der Zündimpulse eines derart übersteuerten Steuersatzes auf den Leistungsteil des Wechselrichters würde dieser eine zu große Ausgangsspannung erzeugen. Damit dies nicht geschieht, wird in der Nachführeinrichtung ein errechneter Wert der Wechselrichter-Ausgangsspannung ermittelt und mit der Verbraucherspannung verglichen. Bei einer Abweichung bildet der Korrekturreglcr eine Korrekturspannung von 2 V, die der Regeleinrichtung 8 eingangsseitig aufgeschaltet ist. Die Ausgangsspannung der Regeleinrichtung 8 bleibt daher auf demjenigen Wert liegen, der als Steuer-Eingangsspannung für den Steuersatz 7 erforderlich ist, um bei Freigabe der Zündimpulse den Leistungsteil des Wechselrichters auf die richtige Wechselrichter-Ausgangsspannung zu steuern.The mode of operation of this tracking device is illustrated using an arbitrary number example. The voltage setpoint would be 220 V, but the actual voltage value would be 222 V. If the tracking device were does not exist, the control device 8 would be replaced by the pending at its input Voltage difference of 2 volts controlled. Since the control device 8 has an integral component, it would lead to its maximum possible regulator output voltage after a certain time. The tax rate A control voltage that is much too high would therefore be applied to 7. When the Ignition pulses of such an overdriven tax rate on the power section of the inverter would be this generate an output voltage that is too high. So that this does not happen, is in the tracking device a calculated value of the inverter output voltage is determined and the consumer voltage compared. In the event of a deviation, the correction controller generates a correction voltage of 2 V, which the Control device 8 is connected on the input side. The output voltage of the control device 8 remains therefore lie on the value that is used as the control input voltage for the tax rate 7 is required to activate the power unit when the ignition pulses are released control of the inverter to the correct inverter output voltage.

Die Korrekturspannung beaufschlagt außerdem einen Grenzwertmelder 21, der bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes ein Fehlersignal ausgibt. Mit Hilfe dieses Fehlersignals können Störungen in der Regeleinrichtung, der Nachführeinrichtung und dem Steuersatz erkannt werden.The correction voltage is also applied to a limit indicator 21, which when a given limit value outputs an error signal. With the help of this error signal, malfunctions can be recognized in the control device, the tracking device and the tax rate.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Amplituden-Nachführeinrichtung 10/). Zur Bildung einer laststrombezogenen Eingangsspannung des Wechselrichters ist wiederum ein Summierverstärker 18 vorgesehen, der eingangsseitig in der bereits beschriebenen Weis: beschaltet ist. Die laststrombezogene Eingangsspannung des Wechselrichters ist über einen Funktionsgeber 22 geführt, der einen Teil der Kennlinie der Regelstrecke zwischen dem Steuerspannungseingang des Steuersatzes und dem Eingang des Verbrauchers für eine konstante Wechselrichter-Ausgangsspannung invers nachbildet. Das Ausgangssigna! des Funktionsgebers 22 bildet eine errechnete Steuerspannung für den Steuersatz 7. In einem Korrekturregier 23 wird die errechnete Steuerspannung mit der tatsächlichen Steuerspannung des Steuersatzes verglichen. Das Ausgangssignal des Korrekturreglers stellt eine Korrekturspannung dar, die der Regeleinrichtung 8 über den Schalter 16 eingangsseitig aufgeschaltet ist.Fig. 3 shows another embodiment of a Amplitude tracking device 10 /). To generate a load current-related input voltage of the Inverter, in turn, a summing amplifier 18 is provided, the input side in the already described Weis: is connected. The load current-related input voltage of the inverter is over a function generator 22 is performed, the part of the characteristic curve of the controlled system between the control voltage input the tax rate and the input of the consumer for a constant inverter output voltage inversely simulated. The initial signa! of the function generator 22 forms a calculated Control voltage for the tax rate 7. In a correction regulator 23, the calculated control voltage compared to the actual control voltage of the tax rate. The output signal of the correction controller represents a correction voltage that is applied to the control device 8 via the switch 16 on the input side is.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiei einer Amplituden-Nachführeinrichtung 10c. Die laststrombezogene Batteriespannung, die in der bereits beschriebenen Weise im Summierverstärker 18 gebildet wird, ist einem Leistungsteilmodell 24 zugeführt, das von den Zündimpulsen des Steuersatzes 7 für die gesteuerten Ventile des Wechselrichters beaufschlagt ist. Die Ausgangsspannung des Leistungsteilmodells 24 stellt wiederum einen errechneten Wert der Ausgangsspannung des Wechselrichters dar. Sie wird in einem Korrekturregler 25 mit der Verbraucherspannung vom Meßfühler 13 oder mit einer konstanten Sollwertspannung verglichen. Der Kurrekturregler25 bildet eine KorreMurspannung, die über den Schalter 16 der Regeleinrichtung 8 eingangsscitig aufgcschaltet ist.Fig. 4 shows a further Ausführungsbeispiei one Amplitude tracking device 10c. The load current-related Battery voltage, which is formed in the summing amplifier 18 in the manner already described is fed to a power unit model 24, which is controlled by the ignition pulses of the control rate 7 for the controlled valves of the inverter is applied. The output voltage of the power module model 24 again represents a calculated value of the output voltage of the inverter. It is shown in a correction regulator 25 with the load voltage from the sensor 13 or with a constant Setpoint voltage compared. The Curve Correction Controller 25 forms a corrective voltage that is applied via the switch 16 of the control device 8 is switched on at the input side.

Das Lcistungsteilmodell 24 kann grundsätzlich wie der Leistungsteil des tatsächlichen Wechselrichters aufgebaut sein, jedoch mit entsprechend kleiner dimensionierten Bauelementen. Da jedoch die Ausgangsspannung des Wechselrichter«; und die Zündtiiipulse seines Steuersatzes in einem testen Verhältnis zueinander stehen, kann eine elektronische Nachbildung aufgebaut werden (Fig. 5). The power part model 24 can basically be constructed like the power part of the actual inverter, but with correspondingly smaller components. However, since the output voltage of the inverter «; and the ignition pulses of its tax rate are in a perfect relationship to one another, an electronic replica can be built (FIG. 5).

Fig. 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Leistungsteilmodells 24a zur Nachbildung eines einphasigen Wechselrichters. Auf den Zündimpulsleitungen 26o bzw. 26fc des Steuersatzes 7 erscheinen die Zündimpulse für das Hauptventil bzw. das Löschventil einer Polarität der Ausgangsspannung des Wechselrichters. Auf den Zündimpulsleitungen 27a bzw. 27/» erscheinen die Zündimpulse für das Hauptventil bzw. das Löschventil des Wechselrichters für die entgegengesetzte Polarität seiner Ausgangsspannung. Die Zündimpulsleitungen 26a bzw. 27a für die Zündimpulse für die Hauptventile sind auf die Setzeingänge von Flip-Flops 28 und 29 geschaltet, während die Zündimpulsleitungen 26b und 27b für die Löschventile auf die Rücksetzeingänge der beiden Flip-Flops5 shows the basic structure of a power module model 24a for simulating a single-phase inverter. The ignition pulses for the main valve or the extinguishing valve of one polarity of the output voltage of the inverter appear on the ignition pulse lines 26o and 26fc of the control set 7. The ignition pulses for the main valve or the extinguishing valve of the inverter for the opposite polarity of its output voltage appear on the ignition pulse lines 27a and 27 / ». The firing pulse 26a and 27a for the firing pulses for the main valves are connected to the set inputs of flip-flops 28 and 29, while the firing pulse 26b and 27 b for the extinguishing valves to the reset inputs of the two flip-flops

28 und 29 geschaltet sind. Die Ausgangssignale der Flip-Flops 28 und 29 steuern elektronische Schalter28 and 29 are connected. The output signals of the flip-flops 28 and 29 control electronic switches

32 und 33, die beispielsweise als FET-Schalter ausgebildet sein können. Das Flip-Flop 28 wird mit einem Zündimpuls für das Hauptventil gesetzt und mit einem Zündimpuls für das Löschventil rückgesetzt. Der Schalter 32 ist durchlässig gesteuert, solange das Flip-Flop 28 gesetzt ist. Gleiches gilt für das Flip-Flop32 and 33, which can be designed as FET switches, for example. The flip-flop 28 comes with a Ignition pulse set for the main valve and reset with an ignition pulse for the extinguishing valve. Of the Switch 32 is controlled to be permeable as long as flip-flop 28 is set. The same goes for the flip-flop

29 und den Schalter 33. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 28 ist daher ein L-Signal, wenn der Leistungsteil des Wechselrichters bei freigegebenen Zündimpulsen eine positive Ausgangsspannung erzeugen würde. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 29 ist ein L-Signal, wenn der Leistungsteil eine negative Ausgangsspannung erzeugen würde. Durch das L-Signal vom rlip-Flop 28 wird der Schalter 32 durchlässig gesteuert und damit der Iaststromabhängige Spannungswert der Batterie als Ausgangsspannung des Summierverstärkers 18 auf die Ausgangsklemme 31 geschaltet. Bei einem L-Signal des Flip-Flops 29 wird der Schalter29 and the switch 33. The output signal of the flip-flop 28 is therefore an L signal when the power section of the inverter would generate a positive output voltage when the ignition pulses are enabled. That The output signal of the flip-flop 29 is an L signal when the power section has a negative output voltage would generate. By the L signal from the rlip-flop 28, the switch 32 is controlled and permeable thus the load current-dependent voltage value of the battery as the output voltage of the summing amplifier 18 switched to output terminal 31. When the flip-flop 29 has an L signal, the switch

33 durchlässig gesteuert und der von einem Umkehrverstärker 30 invertierte Iaststromabhängige Spannungswert der Batterie auf den Ausgang 31 geschaltet. An der Ausgangsklemme 28 erscheint somit stets eine Spannung derjenigen Polarität, die der Leistungsteil des Wechselrichters abgeben würde, wenn die Zündimpulse von der Freigabestufe 9 freigegeben wären.33 controlled so as to be permeable and the load current-dependent voltage value inverted by a reversing amplifier 30 of the battery is switched to output 31. An always appears at the output terminal 28 Voltage of the polarity that the power section of the inverter would output if the ignition pulses would be released by the release level 9.

Fig. 6 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Phasen-Nachführeinrichtung 40 als Synchronisiervorrichtung für einen nicht laufenden Wechselrichter. Einem Phasen-Diskriminator 34 ist eingangsseitig ein6 shows the basic structure of a phase tracking device 40 as a synchronization device for an inverter that is not running. A phase discriminator 34 is on the input side

aus der vom Meßfühler 13 erfaßten Verbraucherspannung abgeleiteter Phasensollwert und das Phasensignal des Ste'iersatzes 7 zugeführt. Das Phasensignal stellt ein internes Signal des Steuersatzes dar und kann ohne weiteres aus den Zündimpulsen abgeleitet werden, analog der Darstellung in Fig. 5. Der Phascn-D'skriminator 34 bildet eine Phasendifferenz, die in einen Korrekturregler 35 in eine Korrekturspannung umgesetzt und über den Schalter 42 einer Regeleinrichtung 41 cingangsseitig aufgcschaltet ist.from the consumer voltage detected by the sensor 13 derived phase setpoint and the phase signal of Ste'iersatzes 7 supplied. The phase signal represents an internal signal of the tax rate and can easily be derived from the ignition pulses analogous to the illustration in FIG. 5. The phase-D discriminator 34 forms a phase difference which is converted into a correction regulator 35 into a correction voltage implemented and switched on via the switch 42 of a control device 41 on the input side.

Fig. 7 zeigt schematisch das Zusammenwirken der Kommandoeinheit 14 mit dem elektronischen Schalter 16 im Eingang der Regeleinrichtung und mit der Freigabestufe 9, die zwischen dem Steuersatz 7 und dem Leistungsteil 6 des Wechselrichters angeordnet ist. Die Freigabestufe 9 besteht aus einer Anzahl von UND-Gliedern, deren einer Eingang jeweils mit den Zündimpulsvorgängen des Steuersatzes und deren zweiter Hingang mit einer gemeinsamen Freigabelei-I ting verbunden ist. Die Kommandostufe 14 enthält einen Speicher. Bei einem Startbefehl an der Eingangsklemme 15 wird der Speicher gesetzt und sein Ausgangssignal gibt unverzögert die Zündimpulse frei und steuert den Schalter 16 in Sperrung. Die Freiga-Fig. 7 shows schematically the interaction of the command unit 14 with the electronic switch 16 in the input of the control device and with the release level 9, which is between the tax rate 7 and the power section 6 of the inverter is arranged. The release level 9 consists of a number of AND gates, one input each with the ignition pulse processes of the tax rate and their second entrance is connected to a common release I ting. The command level 14 contains a memory. With a start command at input terminal 15, the memory is set and will be The output signal releases the ignition pulses without delay and controls the switch 16 to block. The release

bestufe 9 ist zweckmäßigerweise vor dem Leistungsteil des Steuersatzes angeordnet. Der Speicher kann durch einen Rüekstellbefehl an der Klemme 36 wieder gelöscht werden, beispielsweise beim Eisnchalten der Anlage vor dem Zuschalten der Batterie.bestufe 9 is conveniently located in front of the power section of the tax rate. The memory can can be deleted again by a reset command at terminal 36, for example when switching the System before connecting the battery.

Fig. 8 zeigt eine Schaltung zur Ermittlung einer laststrombezogenen Batteriespannung, die eine genauere Nachführung der Regeleinrichtung ermöglicht. Ein Summierverstärker 40 ist eingangsseitig mit dem Meßfühler 11 für die Batteriespannung und mit einem Multiplizierer 37 verbunden. Weilerhin ist ein Funktionsbildner 38 vorgesehen, der den Innenwiderstand der Batterie aus dem Laststrom bzw. der Wirkkomponente des Laststromes vom Meßfühler 12 und einer vom Ladezustand der Batterie abhängigen Größe nachbildet, die von einem weiteren Meßfühler 39 erfaßt wird. Hierzu können beispielsweise die Säuredichte oder die Ruhespannung der Batterie erfaßt und ausgewertet werden. Die vom Ladezustand der Batterie abhängige Größe wird im Multiplizierer 37 mit dem Laststrom multipliziert. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 37 stellt eine Größe dar, die den Spannungsabfall der Batterie bei Belastung nachbildet. Fig. 8 shows a circuit for determining a load current-related battery voltage, which is a more accurate Allows tracking of the control device. A summing amplifier 40 is on the input side the sensor 11 for the battery voltage and connected to a multiplier 37. Weilerhin is a Function generator 38 is provided, which determines the internal resistance of the battery from the load current or the Active component of the load current from the sensor 12 and one dependent on the state of charge of the battery Size that is detected by a further sensor 39 simulates. The acid density, for example, can be used for this purpose or the open circuit voltage of the battery can be detected and evaluated. The state of charge of the The battery-dependent variable is multiplied by the load current in the multiplier 37. The output signal of the multiplier 37 represents a size that corresponds to the Reproduces the voltage drop of the battery under load.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Wechselrichter für wechselweisen Bereitschaftsbetrieb oder Lastbetrieb in einer Stromversorgungsanlage für einen Verbraucher, der entweder aus einem Versorgungsnetz oder über den Wechselrichter aus einer Gleichspannungsquelle gespeist ist, wobei die Steuereinheit des Wechselrichters einen Steuersatz mit einer vorgeschalteten Ό Regeleinrichtung zur Spannungsregelung enthält, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:Inverter for alternating standby mode or load operation in a power supply system for a consumer who either from a supply network or from a DC voltage source via the inverter is fed, the control unit of the inverter having a control unit with an upstream Ό Contains control device for voltage regulation, characterized by the following features: a) eine Freigabestufe (9) zwischen dem Steuersatz (7) und dem Leistungsteil (6) des Wechselrichters, die im Bereitschaftsbetrieb die Weitergabe des auch im Bereitschaftsbetrieb arbeitenden Steuersatzes (7) an den Leistungsteil (6) des Wechselrichters sperrt;a) a release level (9) between the tax rate (7) and the power unit (6) of the inverter, in standby mode, the transfer of the tax rate (7), which also works in standby mode, to the power section (6) the inverter locks; b) eine im Bereitschaftsbetrieb arbeitende Phasen-Nachführeinrichtung (40) als Synchronisiervnrrichtung mit einem Phasen-Diskriminator (34), der eingangsseitig mit einem Phasenmeßwert der Verbraucherspannung und einem Phasensignal des Steuersatzes (7) beaufschlagt ist, und dessen Äusgangsspannung einem Korrekturregler (35) als Phasendifferenz zugeführt ist, sr-wie mit einer weiteren, auch im Bereitschaftsbetrieb arbeitenden Regeleinrichtung (41), die eingangsseitig mit einer Sollwertspannung, dem Phasenmeßwert der Verbraucherspannung und über einen Schalter (42) mit der Ausgangsspannung des Korrekturreglf.rs (35) beaufschlagt ist, und deren Ausgangsspannung der Steuereinrichtung (7) des Wechselrichters eingangsseitig aufgeschaltet ist;b) a phase tracking device operating in standby mode (40) as Synchronisiervnrrichtung with a phase discriminator (34), the input side with a Phase measured value of the consumer voltage and a phase signal of the tax rate (7) is applied, and its output voltage to a correction controller (35) as a phase difference is fed, sr-like with another, control device (41) operating in standby mode, the input side with a setpoint voltage, the measured phase value of the consumer voltage and via a switch (42) with the output voltage of the correction regulator (35) is applied, and its output voltage to the control device (7) the inverter is connected on the input side; c) eine Kommandostufe (14), die bei einem Startbefehl über die Freigabestufe (9) die Freigabe der Zündimpulse des Steuersatzes (7) für den Leistungsteil (6) des Wechselrichters veranlaßt und den Schalter (42) zwischen dem Koirekturregler (35) und der weiteren Regeleichrichtung (41) in Sperrung steuert.c) a command stage (14) which, upon a start command via the release stage (9), the Release of the ignition pulses of the control set (7) for the power section (6) of the inverter causes and the switch (42) between the correction controller (35) and the other Control calibration direction (41) in blocking.