DE1588783A1 - Power converter - Google Patents
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Description
SIEMENS A-KTIENGESELLSCHASIEMENS A-KTIENGESELLSCHA
Erlangen, den 29, SfP Werner-von-SIemens-Str. 50Erlangen, the 29th, SfP Werner-von-SIemens-Str. 50
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StromrichterPower converter
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umsteuern der Strorarichtung eines Stromrichters mit antiparallel geschalteten Ventilgruppen in kreisstromfreier Schaltung-mit einem Stromregier, der den Steuersätzen der einzelnen Ventilgruppen die Steuergröße vorgibt "und einer Kommandostufe, die zur Umsteuerung auf den Steuer satz der stromführenden Ventilgruppe einen Verschiebebefehl für Wechselrichterbetrieb abgibt und beim Nulldurchgang desThe invention relates to a device for reversing the current direction a converter with anti-parallel connected valve groups in circuit-free circuit - with a current regulator, which specifies the control variable for the tax rates of the individual valve groups "and a command level that is used to switch over to the tax Set the current-carrying valve group a shift command for inverter operation and at the zero crossing of the
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BADBATH
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Stromes den Verschiebebefehl aufhebt und einen Befehl zur Zündung der der anderen Stromrichtung zugeordneten Ventilgruppe unter gleichzeitiger Sperrung der bisher stromführenden Ventilgruppe liefert.Stromes cancels the shift command and an ignition command the valve group assigned to the other direction of flow with simultaneous blocking of the previously energized valve group supplies.
Zur Spannungsversorgung von Gleichstrommaschirien aus Drehstromnetzen sind bereits verschiedenartige Stromrichterachaltungen bekannt.For the voltage supply of direct current machines from three-phase networks Various types of converter adjustments are already known.
Die sogenannten kreisstrombehafteten Stromrichterschaltungen haben zwar recht gute dynamische Regeleigenschaften, erfordern jedoch außer verhältnismäßig vielen Drosseln auch noch einen erheblichen steuerungstechnischen Aufwand.The so-called circulating current converter circuits have quite good dynamic control properties, require however, in addition to a relatively large number of throttles, there is also one considerable control effort.
Die sogenannten kreisstromfreien Schaltungen erfordern demgegenüber steuerungstechnisch einen etwas geringeren Aufwand; die Steuerungsprobleme beim Umsteuervorgang sind jedoch bisher bei derartigen Schaltungen nicht für alle Betriebsfälle geeignet gelöst worden.In contrast, the so-called circulating current-free circuits require a little less effort in terms of control technology; the However, control problems during the reversing process have not been suitable for all operating cases in such circuits been solved.
Eine bekannte Schaltung dieser Art besteht z.B. aus antiparallel geschalteten Ventilgruppen und einen beiden Ventil gruppen gemeinsamen Steuersatz. Zur Regelung der Gleichstrommaschine wird ihr Drehzahlistwert zusammen mit einem Drehzahlsollwert auf einen Drehzahlregler gegeben, dessen Ausgangssignal die Führungsgröße für einen Stromregler liefert, der seinerseits seinen Stromistwert von der Wechselspannungsseite des Stromrichters erhält-. Das Ausgangssignal des genannten Stromreglers steuert dann den gemeinsamen Steuersatz aus. _ ^ ^ ' BADA known circuit of this type consists, for example, of valve groups connected in anti-parallel and a control rate common to both valve groups. To regulate the DC machine, its actual speed value is sent to a speed controller together with a speed setpoint, the output signal of which supplies the reference variable for a current controller, which in turn receives its actual current value from the AC voltage side of the converter. The output signal of the mentioned current regulator then controls the common tax rate. _ ^ ^ ' BATH
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Bel einem Übergang vom motorischen zum generatorischen Betrieb, d.h. bei einem Wechsel der Ankerstromrichtung der Maschine, muß die bisher stromführende Ventilgruppe gelöscht und die bisher gesperrte Ventilgruppe gezündet werden. Hierzu hat man'eine Kommandostufe vorgesehen, welche den Polaritätawechsel am Ausgang des Drehzahlreglers feststellt und daraufhin - nach der Begrenzung des Ausgangasignals des Drehzahlreglers - auf den Eingang des Stromreglers ein derartiges Kommando abgibt, daß die bisher stromführende Ventilgruppe in den Wechselrichterbe- " trieb übergeht. let der Strom dee Stromrichters bis auf Null gesunken, was ebenfalls durch die Kommandootufe überwacht wird, so wird, fajlls die Polarität des Ausgangs signals des Drehzahlreglers erhalten geblieben isV der Verschiebebefehl aufgehoben und der Steuersatz von der einen Ventilgruppe auf die andere Ventil-t gruppe umgeschaltet.For a transition from motor to generator operation, i.e. when changing the armature current direction of the machine, the previously energized valve group must be deleted and the previously blocked valve group ignited. You have one for this Command level provided, which determines the polarity change at the output of the speed controller and then - after the Limitation of the output signal of the speed controller - to the Input of the current controller issues such a command that the previously energized valve group in the inverter " drive passes. let the current of the converter have dropped to zero, which is also monitored by the command level, so the polarity of the output signal of the speed controller is fajlls The move command is canceled and the Tax rate from one valve group to the other valve-t group switched.
Diese beschriebene Schaltung hat den Machteil, daß beim Umkehrvorgang verhältniomäflig große Totzeiten auftreten können. So wird z.B. schon verhältnismäßig viel Zeit (T> 20 msec) zur Umladung der zur Regeloptimierung erforderlichen Kondensatoren im Rückführungskreis des Stromreglers benötigt; außerdem vergeht einige Zeit bei der Rückwärtsintegration des Stromreglers bi3 in den Eingriffsbereich, vor alles bei kleinen Drehzahlen, d.h. kleinen Stromrichterausgangsspannungen.This circuit described has the disadvantage that relatively long dead times can occur during the reversal process. So there is, for example, a relatively long time (T> 20 msec) to reload the capacitors in the Current regulator feedback circuit required; also passes some time during the backward integration of the current controller bi3 into the intervention area, especially at low speeds, i.e. small converter output voltages.
Die Folge ist eine schlechte Regeldynaalk des Umsteuervorganges und Stromspitzen in Leerlauf bis zum dreifachen MotorennennstronThe consequence is a bad control dynamic of the reversing process and current peaks in no-load operation up to three times the nominal motor rating
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•während des Überganges von der Freigabe des Steuersatzes bis zum Eingriff des Stromreglers·• during the transition from the release of the tax rate to to the intervention of the current regulator
Zur Verbesserung der oben beschriebenen Schaltung hat man z.B. jeder Ventilgruppe einen Stromregler und einen Steuersatz zugeordnet und die einzelnen Stromreglerausgänge einander nach* geführt. Ein derartiger Eingriff bringt aber unter Umständen Spannungsstöße mit sich; außerdem ist eine einwandfreie,-Regler-. w nachführung technisch schwierig realisierbar} sie bedingt eine verhältnismäßig aufwendige Kommandostufe.To improve the circuit described above, each valve group has been assigned a current regulator and a control set, for example, and the individual current regulator outputs have been routed to each other. Such an intervention may, however, result in voltage surges; also is a flawless, -controller-. w tracking is technically difficult to implement} it requires a relatively complex command level.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den vorstehend geschilderten Nachteilen der bekannten Schaltungen abzuhelfen und eine Schaltung anzugeben« die eine einwandfreie Regel· dynamik des Ums teuer Vorganges bringt. Diese Aufgabe wird er fin*· dungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Schaltung der eingangs genannten Art die Kommandostufe den Stromregler auf seinem durch den jeweiligen Regelzustand bedingten Arbeitspunkt beläßt und unabhängig von dessen Ausgangssignal einen Verschiebebefehl auf den jeweiligen Steuersatz abgibt.The object of the present invention is to remedy the above-described disadvantages of the known circuits and to provide a circuit which provides a perfect rule. dynamics of the expensive process. He will do this job * duly solved in that in a circuit of the type mentioned, the command stage the current regulator on its through leaves the operating point dependent on the respective control state and a shift command regardless of its output signal submits the respective tax rate.
Auf diese Weise werden die den Stromregler eigenen Totzeiten nicht in den Steuervorgang einbezogen. Beim Fortfall dta Verschiebebefehls stellt der Strosregler an seinem Auegang sofort die gerade benötigte Steuergröße, zur Verfügung.In this way, the dead times inherent in the current controller become not included in the tax process. If the shift command is discontinued, the flow controller immediately sets its output the control variable currently required is available.
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Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; Pig. 1 zeigt einen Stromrichter mit zwei Steuersätzen; Pig, 2 zeigt einen Stromrichter mit einem Steuersatz.The invention will be explained in more detail with the aid of a drawing; Pig. 1 shows a converter with two tax rates; Pig, 2 shows a power converter with a tax rate.
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Eine Gleichstrommaschine 1 wird über einen kreisstromfreien Thyristorstromrichter, bestehend aus den beiden antiparallel geschalteten Ventilgruppen.2 und 3, aus einem Drehstromnetz RST gespeist. ·A DC machine 1 is powered by a circuit free Thyristor converter, consisting of the two anti-parallel switched valve groups. 2 and 3, from a three-phase network RST powered. ·
Für jede der einer der beiden Stromrichtungen zugeordneten Ventilgruppen 2 und 3 ist ein Steuersatz 4 bzw. 5 mit Impulsverstärkern 6 bzw. 7 vorgesehen. Zur Regelung der Gleichstrom-r maschine 1 wird ihre Drehzahl n* . mit einer Tachometermaschine gemessen und zusammen mit einem Drehzahlsollwert ng0, -, auf einen Drehzahlregler 9 gegeben. Das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 9 stellt seinerseits die Führungsgröße für einen Stromregler 10 dar, der seinen vorzeichenrichtigen Istwert I. aus einem im·Gleichstromkreis der Maschine .1 angeordneten Gleich- g stromwandler 13 erhält. Je nach der gewählten Stromrichtung wird die Ausgangsspannung des Stromreglers 10 über den Umkehrverstärker 11 an den Steuersatz 4 oder über die Umkehrverstärker 11 und 12 an den Steuersatz 5 geführt. Die Umkehrung der Polarität des Ausgangssignals des Stromreglers 10 durch den Urakehrverstärker 12 ist dabei notwendig, damit bei einer Stromumkehr, bei, der dann ein umgekehrter Stromistwert geliefert wird, die richtige Polarität der Steuerspannung am betreffenden Steuernatz erhalten bleibt.For each of the valve groups 2 and 3 assigned to one of the two flow directions, a control set 4 or 5 with pulse amplifiers 6 or 7 is provided. To regulate the DC machine 1, its speed is n *. measured with a tachometer machine and given to a speed controller 9 together with a speed setpoint n g0, -. The output signal of the speed controller 9 in turn represents the reference variable for a current controller 10, which receives its actual value I with the correct sign from a direct current converter 13 arranged in the direct current circuit of the machine .1. Depending on the selected current direction, the output voltage of the current regulator 10 is fed via the reversing amplifier 11 to the control set 4 or via the reversing amplifiers 11 and 12 to the control set 5. The reversal of the polarity of the output signal of the current regulator 10 by the reverse amplifier 12 is necessary so that the correct polarity of the control voltage at the relevant control set is maintained in the event of a current reversal when a reversed actual current value is supplied.
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Tritt z.B. der Fall auf, daß die Gleichstrommaschine 1 vom motorischen in den generatorischen Betrieb übergeht, z.B. wenn sie von der Last über ihre Drehzahl hinaus angetrieben wird/ oder bei einer entsprechenden Änderung dee Drehzahlsollwertes, so muß auch der Strom, im Ankerkreis seihe Polarität ändern; d.h. die bisher gezündete Ventilgruppe» 2.B. 3, muß gelöscht und die bisher stromlose Ventilgruppe 2 muß gezündet werden-,For example, if the case occurs that the DC machine 1 from motor-driven to generator-driven operation, e.g. if it is driven by the load beyond its speed / or with a corresponding change in the speed setpoint, so the current must also change its polarity in the armature circuit; i.e. the previously ignited valve group »2.B. 3, must be deleted and the previously de-energized valve group 2 must be ignited -
P Zur Steuerung dieses Vorganges ist eine Komaandostufe 14 vorgesehen. Diese Kommandostufe 14 überwacht die Polarität des Ausgangssignals des Drehzahlreglers 9. Ändert sich die Polarität des Ausgangsäignals, z.B. weil» wie oben erwähnt, die Maschine von der Last mitgenommen wird, so spricht die Kommandostufe an und gibt - Leitung .16 - über den Umkehrverstärker 11 einen Verschiebebefehl auf den Steuersatz 4 derart, daß die Ventilgruppe 3 in den Wechselrichterbetrieb übergeht, und zwar bis zur Wechselrichtertrittgrenze. Gleichzeitig damit wird das Aus-P A coma stage 14 is provided to control this process. This command level 14 monitors the polarity of the Output signal of the speed controller 9. If the polarity of the output signal changes, e.g. because, as mentioned above, the machine is carried along by the load, the command level speaks and is - line .16 - via the reversing amplifier 11 a Shift command to the control set 4 in such a way that the valve group 3 goes into inverter operation, namely up to to the inverter step limit. Simultaneously with this, the
^ gangsaignal des Drehzahlreglers 9 durch ein Signal der Kommandostufe 14,- wie durch die Leitung 15 angedeutet, begrenzt.^ output signal of the speed controller 9 by a signal from the command level 14, - as indicated by the line 15, limited.
Der Stromregler 10 bleibt bei diesem Vorgang eingeschaltet und wird auf seinem Arbeitspunkt belassen. Da jedoch der Verschiebebefehl verhältnismäßig groß gegenüber dem möglichen Ausgangssignal des Stromreglers 10 gewählt wird, ist sein Einfluß zu diesem Zeitpunkt praktisch vernachlässigbar.The current regulator 10 remains switched on during this process and is left at its operating point. However, since the shift command is relatively large compared to the possible output signal of the current regulator 10 is selected, its influence at this point in time is practically negligible.
In der Kommandostufe 14 wird der Zeitpunkt festgestellt, wenn der Ankerstrom der Gleichstrommaschine 1 bis auf Null atege-In command level 14, the point in time is determined when the armature current of the DC machine 1 down to zero atege-
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sunken let« Bevor nun die andere Ventilgruppe 2 freigegeben wird, wird nochmale die Polarität am Aue gang dee Drehzahlregiere 9 geprüft und, falle diese gleich geblieben ist, der Verschiebebefehl weggenommen, der Impulsverstärker 6 gesperrt - Leitung 17b * ,der Impulereretärker 7 freigegeben - Leitung 17a - und die Begrenzung dee Ausgangselgnals dee Drehtahlreglers 9 fortgenomraen. " —sunken let «Before the other valve group 2 is released the polarity at the output dee speed governs again 9 checked and, if this remained the same, the shift command removed, the pulse amplifier 6 blocked - line 17b *, the Impulereretärker 7 released - line 17a - and the limitation of the output position of the rotary regulator 9 has been removed. "-
: .ν--' ■ ■ ■ % : .ν-- '■ ■ ■ %
somit in umgekehrter Richtung fließen. ,thus flow in the opposite direction. ,
Erwähnt sei noch, dafl durch Zusatzepannungen oder durch Änderung der Verstärkung im Umkehrverstärker 12 eine Angleichung der Kennlinien der Steuersätze 4 und 5 möglich ist. «It should also be mentioned that this can be achieved through additional tensions or changes the gain in the reversing amplifier 12 an adjustment of the characteristics of the tax rates 4 and 5 is possible. «
Fig. 2, in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in FIg, 1 versehen sind, zeigt eine Schaltungsvereinfachung,^bel der man mit einem einzigen Steuersatz 4b auskommt, der wahlweise Über die Impulsverstärker 6 und 7 an die Ventilgruppen 2 und 3 geschaltet werden kann.Fig. 2, in which the same parts with the same reference numerals as in Fig, 1, shows a circuit simplification, ^ bel which you can manage with a single control set 4b, which can be optionally connected to valve groups 2 and 3 via pulse amplifiers 6 and 7 can be switched.
Bei dieser gezeigten Anordnung wird der Verschiebebefehl für Wechselrichterbetrieb vom Kommandogeber her stets über den gleichen Umkehrverstärker 12a auf den Steuersatz 4b gegeben.With this arrangement shown, the move command for Inverter operation from the command generator always via the the same reversing amplifier 12a is given to the control set 4b.
Die geeignete Polarität de· Auegangssignals für den Steuersatz 4b wird Je nach der gewünschten Stromrichtung durch SchlieSen des Schaltere 18 und öffnen de· Schalters 19 - oder umgekehrt -Iomeandogeber 14 her »«wirkt.The appropriate polarity of the output signal for the control set 4b depending on the desired current direction, by closing the Switch 18 and open the switch 19 - or vice versa - the Iomeando transmitter 14 "" acts.
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let z.B. der Schalter 18 - der im Regelfall aus einem Transistor besteht - geschlossen und der Schalter 19 geöffnet, ao liegt am Umkehrveretärker 12a dae Ausgangeeignal des Stromregiere 1Of das Ausgajigeelgnal des Uakehrveretärkere 11a ist Über einen Spannungeteiler und den Schalter 18 geerdet.Let e.g. switch 18 - which usually consists of a transistor - closed and switch 19 open, ao is at the Umkehrveretärker 12a dae output suitable of the Stromregiere 1Of the Ausgajigeelgnal of the Uakehrveretärkere 11a is about one Voltage divider and switch 18 grounded.
Die gezeigte Schaltung kann naturgemäß In verschiedenartiger Weise'abgewandelt werden^ eo kann z.B. anetelle der einzelnen Impuleveratärker 6-und 7 eine einzige Impulsweiche benutzt werden, mit der die vom Steuersatz gelieferten Impulae wahlweise auf die Ventilgruppe 2 oder 3 geführt werden können. Diese Möglichkeit einer Iepuleweiche 20 ist gestrichelt angedeutet.The circuit shown can of course be of various types Wise 'be modified ^ eo can e.g. instead of the individual Pulse amplifier 6 and 7 a single pulse switch can be used, with which the impulses supplied by the tax rate can optionally be transferred to the Valve group 2 or 3 can be performed. This possibility of a Iepuleweiche 20 is indicated by dashed lines.
6 Patentansprüche 2 Figuren6 claims 2 figures
■ β * Ch/fcz■ β * Ch / fcz
nm -JRiQtnm -JRiQt
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |