DE2632090A1

DE2632090A1 - Regeleinrichtung zur stabilisierung der kommutierung

Info

Publication number: DE2632090A1
Application number: DE19762632090
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Kuhn
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1978-01-26
Also published as: FR2358779A1; CH619083A5; DE2632090C2

Description

BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT

MANNHEIM BROWN BOVERI

Mp.-Nr. 593/76 Mannheim, 14. Juli 1976

ZPE/P3-NL/dr

"Regeleinrichtung zur Stabilisierung der Kommutierung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung zur Stabilisierung der Kommutierung bei einem selbstgeführten Wechselrichter in sperrspannungsfreier Schaltung.

Unter dem Begriff "sperrspannungsfreie Wechselrichterschaltung"

ist im wesentlichen ein Wechselrichter zu verstehen, dessen Lastthyristoren Dioden antiparallel geschaltet sind (DT-Zeitschrift j BBC-Nachr. Jg 48,H.l (1966), S. 44 -- 52; Jg. 52 (1970), S. 69 undj 153; DT-OS 14 38 414; DT-OS 21 58 663; US-PS 3 916 287). Aus der deutschen Offenlegnngsschrift 21 58 663 ist eine Schaltung bekann, bei der für eine sichere Kommutierung eine Einrichtung vorgesehen ist, die mit verschiedenen Meßspannungen beaufschlagt wird, über Verstärker und Summiereinrichtung werden Änderungen der Istwertsignale in positiver oder negativer Richtung erfaßt ! und den Ventilzweigen und Kommutierungsventilen als Störgröße zugeführt. Das dem abzulösenden Ventilzweig angeordnete Kommutierungsventil zündet dabei einen Augenblick vor dem ablösenden j Ventilzweig. Die Energie reicht daher stets zur Löschung des ! abzulösenden Ventilzweiges aus, wodurch beispielsweise auch ein Betrieb unter extremen Betriebsverhältnissen (Gleichspannungsquelle mit hoher Welligkeit) ermöglicht wird. Bei dieser Stör- ■ größenaufschaltung werden der Laststrom oder die Zwischenkreis- \ spannung als Störgröße erfaßt. j

Nachteilig ist hierbei die Erzeugung der Meßspannung durch Meßwandler (Meßeinrichtungen) . Aufgrund der hohen auftreten- '<

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den Spannungen ist .konstruktiv ein großer Aufwand erforderlich. Nachteilig ist weiter, daß erst immer die Störgrößen (erfaßt werden müssen, um bei der nächsten Kommutierung regelnd einzugreifen. Die Schaltung wird dadurch nicht optimal ausgenutzt, die Regelung erfolgt verzögert. Eine direkte Messung des Kommutierungsstromes könnte die obenangeführten Nachteile vermeiden. '

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Schaltung dahingehend zu verbessern, daß eine Regelung der Kommutierung erfolgt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Hilfswicklung vorgesehen ist, die ein Signal entsprechend dem Anstieg des Stromes in dem Kommutierungszweig bildet, daß ein ■ Fünktionsbildner die Spannungswerte einer Polarität dieses Signals underdrückt, daß ein Integrator die Spannungswerte der anderen Polarität integriert und daß dieser Integrator bei Bedarf über einen Hilfseingang auf Mull gesetzt wird,

gebildete
daß der von dem Integratörtlstwert des Kommutierungsstromes

j in einem Summenpunkt mit dem Sollwert verglichen wird, daß j der Sollwert des'Kommutierungsstromes von der Zwisenkreisspannung ableitbar ist und daß ein Regler die Differenz aus dem Summenpunkt bewertet.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Analogspeicher das -Ausgangssignal des Integrators, wenn es gleich dem Istwert ist, speichert und daß dem Analogspeicher ein Regler mit I~Anteil nachgeschaltet ist.

! Vorteilhaft ist die leichte Erfassung des Istwertes durah j den Einsatz einer Hilfswicklung» Die.bisher bekannte Unsymmetrie zwischen den Amplituden der Entladehalbschwin- : gungen des positiven und negativen Kommutierungsstromes bei der Löschung der Thyristoren durch die unreine Stromversorgung des Wechselrichters.kann in Fortfall kommen.

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Da die Löschung der Thyristoren physikalisch bedingt erst nach einer gewissen Freiwerdezeit erfolgt, muß der maßgebliche Amplitudenwert des Kommutrerungsstromes eine zeitlang erhal- ; ten bleiben. Dies wird durch den erfindungsgemäßen Einsatz \ eines Funktionsbildners und eines gesteuerten Integrierers [

erreicht- Vorteilhaft ist weiter, daß alle als Störungen auf- '■ tretenden Einflüsse erfaßt und ausgeregelt werden. Es wird

dadurch eine sehr hohe Symmetrie der Kommutierungsströme !

erzielt. ;

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regeleinrich- ' tung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen: ^!

ι Fig. 1 ein Blockschaltbild und ;

Fig. 2 die Funktionsdiagramme der Regeleinrichtung.

Nach Figur 1 fließt durch eine Kommutierungswicklung 1 der Kommutierungsstrom I_LK· Dieser Strom ist ebenfalls in Diagramm nach Figur 2 a dargestellt. Über eine Hilfswicklung 2 wird der Kommutierungsstrom ausgekoppelt. Die ausgekoppelte Spannung wird durch Spannungsteilerv/iderstände Rl, R2, R3 auf ein für die Elektronik passendes Niveau erniedrigt. Die ausgekoppelte Spannung ist in Figur 2b mit U₃ bezeichnet. ! Die abgeleitete Spannung wird jetzt aufgeteilt in einen oberen Kanal für die positive Halbschwingung und einen unteren Kanal für die Nachbildung der negativen Kommutierungshalbwelle. Die positive Halbschwingung wird auf einen Funktionsbildner 3 geführt. Im Funktionsbildner, der beispielsweise aus einer Diodenschaltung besteht, wird der negative Teil der Spannung abgekappt. Das Ergebnis U„_B ist aus dem Diagramm unter 2 c ersichtlich.

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Die Spannung U_pR wird .auf den gesteuerten Integrierer 5 geführt. Das Steuersignal für den Integrierer ist im Funktionsdiagramm gemäß Fig. 2 mit U„. bezeichnet (Fig. 2d). Dieses Steuersignal wird extern zugeführt und über ein Verknüpfungsglied 6 auf den Integrierer 5 gegeben. Das Ausgangssignal des Integrierers isb im Funktionsdiagramm unter 2 e dargestellt. In dem Zeitraum t_o< t<" t wird der Augenblickswert des Kommutierungsstromes entsprechend dem Funktionsdiagrammes 2 a nachgebildet, von dem Zeitpunkt fc. ab wird der Amplitudenwert der Entladeschwingung bis zu dem Zeitpunkt t2f in dem das ablösende Hauptventil gezündet wird, gespeichert. In diesem Zeitraum entspricht das Ausgangssignal des Integrierers dem Istwert der Amplitude des Kommutierungsstromes. In dem Summenpunkt 8 wird dieser Istwert I .

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mit dem Sollwert I„ ,-, verglichen. Die Regelabweichung ist im Funktionsdiagramm unter 2 f dargestellt. Der Sollwert der Amplitude der Entladehalbschwingung ist proportional der Zwischenkreisspannung. Für eine Anlage mit einstellbarer Zwischenkreisspannung ist es deshalb vorteilhaft, wenn der Sollwert I^ ,, von der Zwischenkreisspannung abgeleitet wird. Dies geschieht beispielswiese über nicht dargestellte Funktionsbildner und/oder Verzögerungsglieder. Der Regler 9 bewertet die Regelabweichung.und in dem sich anschließenden Summenpunkt 10 v;ird zu dem Reglerausgangssignal noch ein Signal addiert, das den Arbeitspunkt der Regelstrecke bestimmt. Eine Aufschaltung weiterer Störgrößen auf den Summierpunkt 10 ist ebenfalls möglich. In einem sich anschließenden, nicht dargestellten spannungsgesteuerten Verzögerer wird die Spannung in eine Zeit umgewandelt, so daß mit deren Hilfe der Zeitpunkt t₂ gebildet wird.

Für die Bildung der negativen Kommutierungshalbwelle ist der untere Kanal der Fig. 1 vorgesehen, über Inverter 11, Funktionsbildner 4, Integrierer 7, Summenpunkt 12, P-Regler

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und Summenpunkt 14 wird dieser Spannungswert für die Bildung der Verzögerungszeit der negativen- Halbschwingung eingesetzt. Die Bauteile haben dabei dieselbe Funktion wie im positiven Kanal und arbeiten entsprechend.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird der Zeitpunkt T. der maximalen Amplitude des Kommutierungsstromes gemäß Fig. 2 a in einer Speicherschaltung festgehalten. Diese Speicherschaltung kann beispielsweise zwischen dem Integrierer 5 und dem Summenpunkt 8 angeordnet sein.

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Claims

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Patentansprüche

Regeleinrichtung zur Stabilisierung der Kommutierung bei einem selbstgeführten Wechselrichter nach der äperrspannungsfreien Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfswicklung (2) vorgesehen ist, die ein Signal entsprechend dem Anstieg des Stromes in dem Kommutierungszweig bildet, daß ein Funktionsbildner (3,4) die Spannungswerte einer Polarität dieses Signales unterdrückt, daß ein Integrator (5, 7) die Spannungswerte der anderen Polarität integriert und daß dieser Integrator bei Bedarf über einen Hilfseingang auf Null gesetzt wird, daß der von dem Integrator gebildete Istwert des Komrnutierungsstromes (Ι_κ· ^x in einem Summenpunkt (8, 12) mit einem Sollwert (I„ _olly verglichen wird, daß der Sollwert des Kommutierungsstromes (Ij, ,,,von der Zwischenkreis spannung ableitbar ist und daß ein Regler (9, 13) die Differenz aus dem Summenpunkt bev/ertet.
2. Regeleinrichtung/lach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analogspeicher das Ausgangssignal des Integrators, wenn es gleich dem Istwert ist, speichert und daß dem Analogspeicher ein Regler mit I-Anteil nachgeschaltet ist.

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