DE2822562C2 - Anordnung zur Erfassung von Störungen bei Stromrichtern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Anordnung ist durch die DE-AS 22 01 298 bekannt. Dabei wird der Oberwellenanteil im Verbraucherstrom über einen Transformator auf die Fehleranzeigevorrichtung übertragen, die aus einem Wechsel- oder Gleichstromgalvanometer besteht. Auf einfache Weise kann am Ausschlag des Galvanometers festgestellt werden, ob eine Störung am Stromrichtergerät vorliegt. Die Empfindlichkeit wird durch Veränderung des Windungsverhältnisses am Transformator eingestellt.

Bei einem Einsatz eines Stromrichtergerätes bei einem Einquadranten-Antrieb ist es zum Schutz der im ersten oder dritten Quadranten betriebenen Maschine vor thermischer Überlastung notwendig, die unzulässig hohe Stromwelligkeit infolge des Ausfalls von Ventilen, Ventilsteuerimpulsen oder Sicherungen genau festzustellen. Dazu muß es möglich sein, das Überschreiten einer definierten Anzahl der Ausfälle pro Zeiteinheit durch die Fehleranzeigevorrichtung zu erkennen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache Anordnung zur Erfassung der oben angeführten Störungen bei Stromrichtergeräten anzugeben, bei der die Ausfallquote pro Zeiteinheit definitiv erfaßt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung für die im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Anordnung durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Diese Anordnung gestattet einen einfachen digitalen und damit wartungsfreundlichen Schaltungsaufbau. Infolge der Verwendung eines Zählers in der .Anordnung kann die genaue Anzahl der Ausfälle von Ventilen, Ventiteteuerimpulsen oder Sicherungen eingestellt werden, von der ab eine Störungsmeldung erfolgen soll. Dadurch, daß als Eingangsgröße für die Erfassung die Stromregelstöße, die ohnehin schon potentialfrei zur Stromrichterregelung vorhanden ist, herangezogen wird, ist direkte Kompatibilität zur Regelelektronik des Stromrichtergerätes gegeben.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben; sie werden nachfolgend noch im einzelnen erklärt.

Die Erfindung soll nun für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild für eine Anordnung zur Erfassung von Störungen und

F i g. 2 Impulsdiagramme für die Signalspannungen an einzelnen Elementen der Anordnung nach F i g. 1.

Gemäß F i g. 1 ist ein Kondensator 1 mit einem Komparator 2, der eine einstellbare Schaltschwelle aufweist, verbunden. Dem Komparator 2 ist ein Monoflup 3, der an die Basis eines ersten Transistors 4 angeschlossen ist, nachgeschaltet. Der erste Transistor 4 arbeitet auf einen zeitabhängigen Signalgeber 6 und auf die Basis eines zweiten Transistors 5, der das Zeitglied des Signalgebers 6 zurücksetzt. Ausgangsseitig ist der Signalgeber 6 einmal direkt und einmal über eine Zeitstufe 7 mit einem Dualzähler 8 verbunden. Der Dualzähler 8 schaltet einen nachgeschalteten bistabilen Flop 9, der eine Störungsmeldung S abgibt.

Ferner ist ein weiterer Komparator 11 mit einstellbarer Schaltwelle vorgesehen, der mit seinem Ausgangssignal über einen invertierenden Verstärker 10 eine Blockierung des bistabilen Flops 9 in bezug auf die Abgabe der Störungsmeldung 5bewirkt.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:

Die Störungsmeldung wird aus dem Stromistwert Xi als der Regelgröße eines nicht gezeigten, zu überwachenden Stromrichters abgeleitet. Der Wechselspannungsanteil des Stromistwertes wird durch den Kondensator 1 herausgefiltert auf den Eingang des Komparators 2 mit einstallbarer Schaltschwelle geschaltet. Der positive Anteil der Ausgangsspannung der Komparators 2 triggert den nachgeschalteten Monoflop 3. Der Monoflop 3 bildet aus den positiven Flanken des Eingangssignals einen z. B. 0,2 ms breiten Ausgangsimpuls. Dieser Impuls wird mit dem Transistor 4 invertiert und setzt über den Transistor 5 das Zeitglied des zeitabhängigen Signalgebers 6 zurück. Die Ausgangsspannung des Signalgebers 6 ist so lange konstant auf einem positiven Wert, wie seine Zeitstufe periodisch rückgesetzt wird.

Wenn, bedingt durch eine Störung, die Symmetrie des Stromistwertes, d. h. der Abstand der Stromkuppen, sich ändert, wird der Signalgeber 6 nicht periodisch rückgesetzt, und seine Ausgangsspannung kippt nach 0 V, bis der nächste Rücksetzimpuls wirksam wird.

Die Ausgangsspannung des Signalgebers 6 ist sowohl auf die Zeitstufe 7 als auch auf den Eingang des Zählers 8 geschaltet. Im statischen Zustand, ohne Störung, stehen am Zähler folgende Signale an:

Periodische positive Impulse (mit z. B. 0,2 ms Impulsbreite) am direkten Eingang vom Signalgeber^

Konstant H ( = Reset) am Eingang, lier mit der Zeitstufe 7 verbunden ist, Konstant L am Ausgang zum bistabilen Flop 9.

Im Störungsfall triggert die erste Flanke des Ausgangssignals des Signalgebers 6 die Zeitstufe 7. Der Zähler wird dabei freigegeben und durch weitere ι ο negative Flanken vom Ausgangssignal des Signalgebers 6 getaktet.

Nach einer vorwählbaren entsprechenden Anzahl η von Eingangsimpulsen, z. B. /7=5, ändert der Ausgang des Zählers 8 seinen logischen Zustand von L nach H. Es können auch mehrere Ausgänge vorgesehen sein, die nach unterschiedlichen Anzahlen von Eingangsimpulsen [n----beliebig (abhängig vom eingesetzten Zählertyp)] den logischen Zustand ändern.

Diese Änderung des Ausgangs bewirkt, daß der bistabile Flop 9 am Ausgang von negativer zu positiver Spannung umschaltet und damit eine Störungsmeldung 5 angezeigt wird.

Dadurch, daß eine Störungsmeldung erst nach n> 1 Störimpulsen durch den Zähler 8 veranlaßt wird, ist sichergestellt, daß eine begrenzte Anzahl von Störimpulsen, bedingt durch schnelle dynamische Änderungen des Stromistwertes Xi, nicht zu einer Störungsmeldung führt.

Wenn die in der Zeitstufe 7 eingestellte Torzeit des Zählers 8 abgelaufen ist, wird der Zähler zurückgesetzt. Er beginnt wieder zu zählen, wenn die Störimpulse noch anstehen.

Wenn der Stromistwert Xi einen Minimalwert, z. B. die Lückgrenze des Stromrichters, unterschreitet, ist ein ordnungsgemäßes Rücksetzen des Signalgebers 6 nicht mehr möglich, und es würde dann eine Störungsmeldung erfolgen.

Aus diesem Grund ist ein interner Reset für den bistabilen Flop 9 über den weiteren Komparator 11 mit dem nachgeschalteten Verstärker 10 vorgesehen. Die Schaltschwelle des weiteren Komparators ist dabei auf den o. g. Minimalwert abgestimmt. Anstehende Störinipulse können deshalb nur dann eine Störungsmeldung bewirken, wenn der Stromistwert über der Schaltschwelle liegt.

Die F i g. 2 gibt die zeitlichen Verläufe der Signalspanuungen an den wichtigen Einzelelementen der in F i g. 1 gezeigten Anordnung an.

Mit Xi ist der Stromistwert aufgetragen, wobei eine Störung im regulären Abstand der Stromkuppen im Zeitpunkt t_x auftritt und daran anschließend nach jeder zweiten Stromkuppe erneut ansteht.

Mit Xi~ ist der Wechselspannungsanteil des Stromistwertes bezeichnet, der am Eingang des Komparators 2 anliegt. Daraus ergibt sich als Ausgangsspannung des Komparators 2 der Signalverlauf ua 2 und dementsprechend als Ausgangsspannung des Monoflops 3 der Signalverlauf u_A 3.

Die Ausgangsspannung u_Ab des zeitabhängigen Signalgebers 6 ändert sich periodisch von log. H (z. B. +15 V) nach L (0 V), solange seine Zeitstufe infolge der Störung bei ii und entsprechend nachfolgend rieht periodisch zurückgesetzt wird.

Die von der Zeitstufe 7 herrührende Eingangsspannung Uf₈ am Zähler 8 ist so lange im logischen Zustand H entsprechend eir:em Reset des Zählers, bis die Störung über die Zeitstufe 7 den Zustand zu L ändert und damit den Zähler freigibt.

Ist der Zähler derart geschaltet, daß er nach n = 5 Störimpulsen am Eingang die Ausgangsspannung von L nach H ändert, so tritt die Veranlassung der Störungsmeldung entsprechend dem Sprung der Ausgangsspannung Ua 8 beim Zeitpunkt h ein.

Zu diesem Zeitpunkt wird der bistabile Flop 9 von negativer zu positiver Spannung umgeschaltet, vorausgesetzt, daß die Ausgangsspannung am Umkehrverstärker 10 0 V ist, also der Strom durch den Stromrichter oberhalb des eingestellten Minimalwertes liegt. Damit wird vom Flop 9 die Störungsmeldung abgegeben.

Die Überwachung ist vorteilhaft sowohl bei Einquadranten-Antrieben als auch bei Gegenparallelschaltungen einsetzbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erfassung von Störungen durch Ventil-, Ventilsteuerimpuls- oder Sicherungsausfall bei Stromrichtern, bei der verglichen wird, ob der Abstand zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stromkuppen des Wecliselspannungsanteils des Stromistwertes dem aufgrund der Schaltung des Stromrichters typischen Wert entspricht, und bei der bei einer Abweichung eine Störmeldung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (2) mit einstellbarer Schaltschwelle vorgesehen ist, der über einen Kondensator (1) mit dem Stromistwert (Xi) des Stromrichters speisbar ist und dessen Aufgang über einen Monoflop (3) im Normalfall eine periodische Rücksetzung des Zeitgliedes eines zeitabhängigen Signalgebers (6) bewirkt, der sowohl direkt als auch über eine Zeitstufe (7) an den Eingang eines rücksetzbaren, einen Ausgangsimpuls nach einer vorwählbaren Anzahl von Eingangsimpulsen abgebenden Zählers (8) angeschlossen ist, wobei am Ausgang des Zählers (8) ein bistabiler Flop (9) zur Abgabe einer Störungsmeldung ^schaltbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rücksetzung des Zeitgliedes des zeitabhängigen Signalgebers (6) Transistoren (4, 5) mit dem Monoflop (3) verbunden sind.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, Jo dadurch gekennzeichnet, daß der bistabile Flop (9) mit einem weiteren Komparator (11), der eine einstellbare Schaltschwelle aufweist, derart verbunden ist, daß ein Reset erfolgt, wenn der Stromistwert unterhalb der Schaltschwelle liegt. J5