EP0563790A2 - Verfahren zum Betreiben mehrerer parallel geschalteter Thyristorsteller - Google Patents
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
- H05B39/04—Controlling
- H05B39/08—Controlling by shifting phase of trigger voltage applied to gas-filled controlling tubes also in controlled semiconductor devices
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/40—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
- G05F1/44—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
- G05F1/45—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load
- G05F1/455—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load with phase control
Definitions
- the invention relates to a method for operating a plurality of thyristor controllers connected in parallel by means of an oscillation packet control, the thyristor controllers being switched on one after the other with a delay time which is less than the cycle time.
- Such a method and a device for performing the method is known from DE-OS 28 55 332.
- vibration packet control a certain number of sinusoidal vibrations are passed through the thyristor controller, which together form the vibration packet. After a predetermined pause time, the next vibration packet is fed to the load circuit. The power delivered to the consumer is controlled by changing the width of the vibration package.
- the known method has the particular disadvantage that all consumers can only be operated at the same current and their switch-on times must be the same.
- the invention is therefore based on the object of making available a method for operating a plurality of thyristor controllers connected in parallel by means of an oscillation packet control, the consumers connected to the thyristor controllers also being able to be operated with different currents and possibly also very different switch-on times.
- each thyristor controller is set as a function of the switch-on time and the current amplitude of all thyristor controllers in such a way that the effective value of the mains current is minimized within one clock period.
- This method is essentially carried out in such a way that for each thyristor actuator its respective switch-on time and the current amplitude are determined and for each thyristor actuator a delay time is determined which enables operation without a disturbing flicker occurring. This is the case if, given the current amplitudes and switch-on times of the individual thyristors, the delay times are determined in such a way that the effective value in the network reaches a minimum.
- the thyristor controller 1, 2 and 3 consist, as usual, of two antiparallel connected thyristors and an associated control unit with which u. a. the control currents of the two thyristors can be generated.
- Loads 4, 5 and 6 are connected in series with the thyristor controllers 1, 2 and 3, with the network inputs on the lines or connections 7 and 8.
- a central, intelligent controller 9 is also provided, which are connected to the thyristor units 1, 2 and 3 via a data line 10. Both data of the thyristor controller, such as. B. control angle and the current, are queried and data are sent to the control units of the thyristor controller, in particular to adjust power in the load as a function of predetermined parameters, which will be explained in more detail.
- Fig. 2 the currents in the thyristor branches I01, I02 I03 and the mains current I L are shown depending on the time.
- the cycle time T0 ie the time that lies between the use of electricity by two successive oscillation packets
- T S1 , T S2 and T S3 a current flows in the respective thyristor controller, the current profile during these time intervals being shown as a rectangular pulse, which is composed of a large number of oscillations to form an oscillation packet.
- the individual thyristor controllers are each switched on offset by the constant delay time t v , so that only one thyristor controller carries current and thus loads the network.
- This mode of operation assumes that the delay time t v is equal to T O / n , where n indicates the number of thyristor controllers. Only in this case is it guaranteed that only one thyristor controller is connected to the network. Since, in the known procedure, the current amplitude is the same for all thyristor controllers and the network is only loaded by one thyristor controller, there is a current profile as the mains current that does not cause network dips in such a way that other consumers that contain light sources and also on the same Network, flicker appear.
- the setting of the delay times is computer-protected and can be carried out by the person skilled in the art without further ado if the teaching is given to him according to the method according to the invention that the delay time of each thyristor controller is set as a function of the switch-on time and the current amplitude of all thyristor controllers in such a way that the RMS value of the mains current is minimized.
- the minimum effective value can also be measured in the mains circuit.
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben mehrerer parallel geschalteter Thyristorsteller mittels Schwingungspaketsteuerung, wobei die Thyristorsteller jeweils nacheinander mit einer Verzögerungszeit eingeschaltet werden, die kleiner als die Taktzeit ist. Sie besteht darin, daß die Verzögerungszeit jedes Thyristorstellers (1, 2, 3) in Abhängigkeit von der Einschaltzeit und der Stromamplitude sämtlicher Thyristorsteller (1, 2, 3) derart eingestellt wird, daß innerhalb einer Taktperiode der Effektivwert des Netzstromes miminiert wird. <IMAGE>
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben mehrerer parallel geschalteter Thyristorsteller mittels Schwingungspaketsteuerung, wobei die Thyristorsteller jeweils nacheinander mit einer Verzögerungszeit eingeschaltet werden, die kleiner als die Taktzeit ist.
- Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist aus der DE-OS 28 55 332 bekannt. Bei der Schwingungspaketsteuerung werden über den Thyristorsteller eine bestimmte Anzahl von Sinusschwingungen durchgelassen, die in ihrer Gesamtheit das Schwingungspaket bilden. Nach einer vorgegebenen Pausenzeit wird das nächste Schwingungspaket dem Lastkreis zugeführt. Durch Veränderung der Breite des Schwingungspaketes wird die an den Verbraucher abgegebene Leistung gesteuert.
- Bei Parallelbetrieb mehrerer Verbrauchergeräte tritt das Problem auf, daß Laststöße in dem Netz verursacht werden können, die zu Netzspannungseinbrüchen führen. Diese Spannungseinbrüche wiederum verursachen in Beleuchtungseinrichtungen Lichtstärkeschwankungen, die als Flicker bezeichnet werden. Bei dem eingangs genannten Verfahren werden über Thyristorsteller gespeiste Verbraucher so betrieben, daß jeweils nur ein Verbraucher eingeschaltet werden kann und praktisch sämtliche Verbraucher den gleichen Laststrom liefern. Durch eine Taktsteuerung wird für sämtliche Thyristorsteller eine einheitliche Taktfrequenz festgelegt. Das Verfahren läuft dann im wesentlichen so ab, daß jeder Verbraucher mit einer ebenfalls für alle Thyristorsteller festgelegten Verzögerungszeit nacheinander eingeschaltet wird. Die Verzögerungszeit ist das Zeitintervall, nach dem ein Verbraucher gegenüber dem vorhergehend eingeschalteten Verbraucher eingeschaltet wird.
- Das bekannte Verfahren hat insbesondere den Nachteil, daß sämtliche Verbraucher nur bei der gleichen Stromstärke betrieben werden können und deren Einschaltzeiten gleich groß sein müssen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben mehrerer parallel geschalteter Thyristorsteller mittels Schwingungspaketsteuerung verfügbar zu machen, wobei die an die Thyristorsteller angeschlossenen Verbraucher auch mit unterschiedlichen Stromstärken und gegebenenfalls auch unterschiedlichsten Einschaltzeiten betrieben werden können.
- Diese Aussage wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Verzögerungszeit jedes Thyristorstellers in Abhängigkeit von der Einschaltzeit und der Stromamplitude sämtlicher Thyristorsteller derart eingestellt wird, daß innerhalb einer Taktperiode der Effektivwert des Netzstromes minimiert wird.
- Dieses Verfahren wird im wesentlichen so durchgeführt, daß für jeden Thyristorsteller seine jeweilige Einschaltzeit und die Stromamplitude ermittelt werden und für jeden Thyristorsteller eine Verzögerungszeit ermittelt wird, die einen Betrieb ermöglicht, ohne daß ein störendes Flickern auftritt. Das ist dann der Fall, wenn bei vorgegebenen Stromamplituden und Einschaltzeiten der Einzelthyristoren die Verzögerungszeiten so ermittelt werden, daß der Effektivwert im Netz ein Minimum erreicht.
- Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Das Wesen der Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- 3 parallel geschaltete Thyristorsteller in einer schematischen Anordnung, die zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist;
- Fig. 2
- den Stromverlauf in den 3 Thyristorstellerzweigen und im Netz, wie es dem bekannten Verfahren entspricht;
- Fig. 3
- den Stromverlauf wie in Fig. 2, jedoch bei einem willkürlichen Betrieb der Einzelthyristorsteller und
- Fig. 4
- den Stromverlauf in den Thyristorstellern und im Netz bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
- Die Thyristorsteller 1, 2 und 3 bestehen wie üblich aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren und einer dazugehörigen Steuereinheit, mit der u. a. die Steuerströme der beiden Thyristoren erzeugbar sind. In Reihe zu den Thyristorstellern stellen 1, 2 und 3 ist jeweils die Last 4, 5 und 6 geschaltet, wobei die Netzeingänge an den Leitungen bzw. Anschlüsse 7 und 8 liegen. Zusätzlich zu dieser bekannten Schaltungsanordnung ist noch eine zentrale, intelligente Steuerung 9 vorgesehen, die über eine Datenleitung 10 mit den Thyristoreinheiten 1, 2 und 3 verbunden sind. Über die Datenleitung können sowohl Daten der Thyristorsteller, wie z. B. Ansteuerungswinkel und der Strom, abgefragt werden als auch Daten zu den Steuereinheiten der Thyristorsteller gesendet werden, um insbesondere Leistung in der Last in Abhängigkeit von vorbestimmten Parametern, die im einzelnen noch erläutert wird, einzustellen.
- In Fig. 2 sind die Ströme in den Thyristorzweigen I₀₁, I₀₂ I₀₃ sowie der Netzstrom IL in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Wie auch bei den bekannten Verfahren wird angenommen, daß die Taktzeit T₀, d. h. die Zeit, die zwischen dem Stromeinsatz zweier aufeinander folgender Schwingungspakete liegt, konstant ist. Während der Zeitintervalle TS1, TS2 und TS3 fließt in dem jeweiligen Thyristorsteller ein Strom, wobei der Stromverlauf während dieser Zeitintervalle als ein Rechteckimpuls dargestellt ist, der sich aus einer Vielzahl von Schwingungen zu einem Schwingungspaket zusammensetzt. Die einzelnen Thyristorsteller werden jeweils um die konstante Verzögerungszeit tv gegeneinanderversetzt eingeschaltet, so daß jeweils nur ein Thyristorsteller Strom führt und damit das Netz belastet. Diese Arbeitsweise setzt voraus, daß die Verzögerungszeit tv gleich TO/n ist, wobei n die Anzahl der Thyristorsteller angibt. Nur für diesen Fall ist gewährleistet, daß nur ein Thyristorsteller am Netz liegt. Da bei der bekannten Verfahrensweise die Stromamplitude für alle Thyristorsteller gleich groß ist und das Netz jeweils nur von einem Thyristorsteller belastet wird, ergibt sich als Netzstrom ein Stromverlauf, der keine Netzeinbrüche derart verursacht, daß bei anderen Verbrauchern, die Lichtquellen enthalten und ebenfalls an dem gleichen Netz liegen, Flickerscheinungen auftreten.
- In Fig. 3 ist der Fall dargestellt, daß bei gleicher Verzögerungszeit tv wie in Fig. 2 die Impulshöhe in den einzelnen Thyristorstellerzweigen sowie die Länge der Impulsdauer unterschiedlich ist. Aus dem Verlauf des Netzstromes ist unschwer zu erkennen, daß der Stromeinsatz an einigen Stellen zu beachtlichen Stromsprüngen führt, die wiederum Netzeinbrüche verursachen, die zu den genannten Flickerscheinungen führen.
- In Fig. 4 schließlich ist der Stromverlauf in den Zweigen der Thyristorsteller sowie der Stromverlauf im Netz dargestellt, wenn die Verzögerungszeit nach dem Verfahren der Erfindung so eingestellt wird, daß der Effektivstrom minimiert wird, Bei gleicher Taktperiode werden also unterschiedliche Verzögerungszeiten tv1, tv2 und tv3 eingestellt. Dazu wird über die Datenleitung 10 von der zentralen Steuerung 9 die Einschaltzeit sowie die Stromamplitude für jeden Thyristorsteller abgefragt und aus diesen werden die Verzögerungszeiten berechnet, die wiederum über die Datenleitung 10 den einzelnen Thyristorstellern signalisiert werden und über die interne Steuerung den Steller so einstellen, daß sich der Verlauf des Netzstromes, wie in Fig. 4 dargestellt, ergibt. Die Einstellung der Verzögerungszeiten erfolgt rechnergeschützt und ist für den Fachmann ohne weiteres durchführbar, wenn ihm die Lehre gemäß der erfindungsgemäßen Verfahren vorgegeben wird, daß die Verzögerungszeit jedes Thyristorstellers in Abhängigkeit von der Einschaltzeit und der Stromamplitude sämtlicher Thyristorsteller derart eingestellt wird, daß innerhalb einer Taktperiode der Effektivwert des Netzstromes miminiert wird. Der minimale Effektivwert laßt sich im Netzstromkreis auch meßtechnisch erfassen.
Claims (4)
- Verfahren zum Betreiben mehrerer parallel geschalteter Thyristorsteller mittels Schwingungspaketsteuerung, wobei die Thyristorsteller jeweils nacheinander mit einer Verzögerungszeit eingeschaltet werden, die kleiner als die Taktzeit ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzögerungszeit jedes Thyristorstellers (1, 2, 3) in Abhängigkeit von der Einschaltzeit und der Stromamplitude sämtlicher Thyristorsteller (1, 2, 3) derart eingestellt wird, daß innerhalb einer Taktperiode der Effektivwert des Netzstromes miminiert wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Thyristorsteller über ein Datennetz (10) miteinander verbunden sind und daß über das Datennetz für jeden Thyristorsteller die Einschaltzeit und die Stromamplitude abgefragt und einer zentralen, intelligenten Steuerung (9) zugeführt werden. - Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung aus den erfaßten Daten für jeden Thyristorsteller (1, 2, 3) die optimale Verzögerungszeit ermittelt. - Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die errechnete Verzögerungszeit jedem Thyristorsteller (1, 2, 3) von der zentralen Steuerung (9) mitgeteilt wird, die der Verzögerungszeit entsprechende Positionen auf der Zeitachse durch Änderung der Pausen- und Einschaltzeit vornimmt.
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