DE3212321A1

DE3212321A1 - Nullstrommelder fuer einen kreisstromfreien doppelstromrichter

Info

Publication number: DE3212321A1
Application number: DE19823212321
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl Ing Bergmann
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1982-04-02
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE3212321C2

Description

Nullstrommelder für einen kreisstromfreien
Doppelstromrichter Die Erfindung bezieht sich auf einen Nullstrommelder für einen kreisstromfreien Doppelstromrichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein solcher Nullstrommelder ist aus der DE-OS 28 27 357 bekannt. Kreisstromfreie Doppelstromrichter (Umkehrstromrichter) dienen vorzugsweise zur Speisung von Gleichstrommotoren und gestatten eine gute Regelung des Energieflusses zwischen dem Stromnetz und dem Motor. Ein Doppelstromrichter erlaubt eine sehr schnelle Momentenumkehr im Motor, weil für jede Stromrichtung und damit Momentenrichtung ein besonderer Stromrichter zur Verfilgung steht. Das Umschalten von einem Teilstromrichter auf den anderen Teilstromrichter des Doppelstromrichters erfolgt mittels einer Regeleinrichtung. Die Stromrichtungsumkehr geschieht dadurch, daß zuerst der noch stromführende Teil des Doppelstromrichters stromlos gemacht und dann die Steuer- bzw. Zündimpulse des Steuersatzes auf den anderen Teil umgeschaltet werden.
Kreisstromfreie Doppelstromrichter (Umkehrstromrichter) benötigen für die störungsfreie Umschaltung von einem Teilstromrichter auf den anderen deshalb einen Melder, der den Zustand "alle Stromrichterventile (Thyristoren) sind stromlos" anzeigt. Ein Kriterium für diesen Zustand kann der Strom selbst sein. Er wird deshalb im bekannten Fall mittels eines Stromwandlers möglichst genau gemessen und der Meßwert wird einem Schwellwertschalter zugeführt. Die Schaltschwelle dieses Nullstrommelders kann dabei in Abhängigkeit der Stromhöhe und deren Änderung nachgeführt werden. Bei sehr hohen Lastimpedanzen (Motor und eventuell vorgeschaltete Drosseln) treten dabei allerdings Ungenauigkeiten auf, weil die Empfindlichkeit der Stromerfassung nicht beliebig gesteigert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nullstrommelder für einen kreisstromfreien Doppelstromrichter der eingangs genannten Art anzugeben, der mit großer Genauigkeit Stromnullsignale abgibt.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die zur Ermittlung der am Doppelstromrichter anliegenden Spannungen benötigten Spannungserfassungseinr ichtungen nicht allein Bestandteil des Nullstrommelders sind, sondern die Gleichspannungs-Erfassung auch für eine Spannungsregelung und die Wechselspannungs-Erfassung auch für die Synchronisation der Impulserzeuger im Steuersatz der Regeleinrichtung des Doppelstromrichters benötigt werden. Infolge der Mitbenutzung von ohnehin für Regelungs- und Steueraufgaben vorhandenen Meßeinrichtungen ist also lediglich ein sehr geringer zusätzlicher Bauelementenaufwand zur Schaffung des erfindungsgemäßen Nullstrommelders erforderlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen an einem Doppelstromrichter angeschlossenen Nullstrommelder, Fig. 2 die zeitlichen Verläufe der Stromrichterein-und -ausgangs spannung.
In Fig. 1 ist ein an einem Doppelstromrichter angeschlossener Nullstrommelder dargestellt. Ein kreisstromfreier Doppelstromrichter (Umkehrstromrichter) 1 ist ausgangsseitig mit einer Wechselspannungsquelle 2 (z.B.
Wechselspannungsnetz) verbunden. Dabei ist im Ausführungsbe ispi el ein gesteuerter Einphasen-Vollweggleichrichter als Doppelstromrichter 1 gezeigt, die Erfindung ist jedoch ebenfalls bei einer dreiphasigen Anordnung anwendbar. Ausgangsseitig ist der Doppelstromrichter 1 über eine Drossel 3 mit einem Gleichstrommotor 4 beschaltet.
Zur Ermittlung der am Doppelstromrichter 1 eingangssei t ig anliegenden Wechselspannung (Stromrichter-Eingangsspannung) UAC bzw. der am Doppelstromrichter 1 ausgangsseitig anliegenden Gleichspannung (Stromrichter-Ausgangsspannung) UDC sind Spannungserfassungseinrichtungen (Meßwertaufnehmer) 5 bzw. 6 vorgesehen. Als potentialtrennende Einrichtungen 5, 6 dienen beispielsweise Differenzverstärker mit sehr hochohmigen Eingangswiderständen. Die Wechselspannung UAC läßt sich auch mittels eines Transformators als Einrichtung 5 erfassen.
Der Wechselspannungs-Meßwert UAC wird einer Additionsstelle 7 mit positivem sowie einer Vergleichsstelle 8 mit negativem Vorzeichen zugeleitet. Der Gleichspannungsmeßwert UDC wird sowohl der Additionsstelle 7 als auch der Vergleichsstelle 8 mit positivem Vorzeichen zugeführt. Das Ausgangssignal der Additionsstelle 7 gelangt zu einem Spannungsbetragsmelder 9, während das Ausgangssignal der Vergleichsstelle 8 einem Spannungsbetragsmelder 10 zugeleitet wird.
Ausgangsseitig sind die Spannungsbetragsmelder 9, 10 mit den Eingängen eines UND-Gatters 11 verbunden. Das UND-Gatter 11 liefert ausgangsseitig ein Stromnullsignal A für die Regeleinrichtung des Doppelstromrichters 1 bei Vorliegen zweier "1"-Signale an seinen Eingängen.
Zur Erläuterung der Funktionsweise des Nullstrommelders sind in Fig. 2 die zeitlichen Verläufe der Stromrichter-Eingangsspannung UAC (Wechselspannung) und der Stromrichter-Ausgangsspannung UDC (Gleichspannung) gezeigt. Die zur Wechselspannung UAC gehörige Umkehrspannung -UAC ist gestrichelt dargestellt. Der zeitliche Verlauf der Gleichspannung UDC deckt sich in den Zeitabschnitten tl C t 4 t2 bzw. t3 < t t4 weitgehend (d.h. innerhalb vorgebbarer Grenzwerte) mit dem zeitlichen Verlauf der Wechselspannung UAC bzw. deren Umkehrspannung. In diesen Zeitabschnitten führen die Stromrichterventile des Doppelstromrichters 1 Strom. In den übrigen Zeitabschnitten to ( t C t1 bzw. t2 ( t ( t3 bestimmt nicht die Wechselspannung UAC bzw. deren Umkehrspannung, sondern die Last (Drossel 3/Gleichstrommotor 14) den zeitlichen Verlauf der Gleichspannung UDC.
Diese stromlosen Zeitabschnitte sind durch folgende Aussage gekennzeichnet: Die Gleichspannung UDC unterscheidet sich deutlich von der Wechselspannung UAC bzw.
deren Umkehrspannung.
Zur Ermittlung von Übereinstimmungen bzw. Abweichungen zwischen den Spannungen UAC, -UAC und UDC dienen die Additionsstelle 7, die Vergleichsstelle 8 sowie die jeweils nachgeschalteten Spannungsbetragsmelder 9, 10.
Die Additionsstelle 7 bildet die Differenz UDC - (-UAC) = UDC + UAC. Weist diese Differenz einen Wert innerhalb vorgebbarer Grenzwerte x (nahe Null) auf, d.h. -x < UDC + UAC < x, so gibt der Spannungsbetragsmelder 9 eine logische "O" ausgangsseitig ab. Unterschreitet bzw. überschreitet diese Differenz UDC - (-UAC) die Grenzwerte -x bzw. x, so gibt der Spannungsbetragsmelder 9 eine logische 1 ausgangsseitig ab. Die Vergleichsstelle 8 bildet die Differenz UDC - UAC. Weist diese Differenz einen Wert innerhalb vorgebbarer Grenzwerte x (nahe Null) auf, d.h.
-x 4 UDC - UAC t x, so gibt der Spannungsbetragsmelder 9 eine logische "O" ausgangsseitig ab. Unterschreitet bzw.
überschreitet diese Differenz UDC - UAC die Grenzwerte -x. bzw. x, so gibt der Spannungsbetragsmelder 10 eine logische 1 ausgangsseitig ab. Das nachgeschaltete UND-Gatter 11 gibt ausgangsseitig eine logische "O" ab, falls die Stromrichterventile des Doppelstromrichters 1 Strom führen und es gibt eine logische 1 ab, d.h. ein Stromnullsignal, falls die Stromrichterventile stromlos sind. Der stromlose Zustand A = 1 (Stromnullsignal) ist also gegeben, falls beide Differenzen UDC - UAC und UDC - (-UAC) gleichzeitig betrastnäßig ausreichend groß sind, d.h. den vorgegebenen Grenzwert überschreiten.
In Fig. 1 ist eine weitere Ausführungsvariante angedeutet, bei der zweikomplementäreSpannungsbetragsmelder 9', 10' sowie ein ODER-Gatter 11' eingesetzt sind. Die Bauteile 9, 10, 11 entfallen hierfür. Der stromlose Zustand ist bei dieser Variante bei A' = O (Stromnullsignal) gegeben.
Die Stromnullsignale A,A' werden jeweils der Regeleinrichtung für den Doppelstromrichter 1 zugeführt und ermöglichen eine störungsfreie Umschaltung von einem Teilstromrichter auf den anderen.
Leerseite

Claims

Ansprüche 1. Nullstrommelder für eine Regeleinrichtung eines kreisstromfreien Doppelstromrichters zur Ermittlung von Stromnullsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß Spannungserfassungseinrichtungen (5,6) zur Ermittlung der am Eingang des Doppelstromrichters (1) anstehenden Wechselspannung (UAC) sowie der am Ausgang des Doppelstromrichters (1) anliegenden Gleichspannung (UDC) vorgesehen sind und daß diese Spannungserfassungseinrichtungen (5,6) ausgangsseitig mit einer Additionsstelle (7) bzw.

einer Vergleichsstelle (8) mit jeweils nachgeschalteten Spannungsbetragsmeldern (9,10;9',10') zur. Bildung und Bewertung von Spannungsdifferenzen verbunden sind, wobei Stromnullsignale (A,A') bei momentaner Abweichung der zeitlichen Verläufe der ermittelten Spannungen (UAc,UDc) außerhalb vorgebbarer Grenzwerte (x) huber ein logisches Gatter (11,11') abgegeben werden.
2. Nullstrommelder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz eines UND-Gatters (11) als logisches Gatter.
3. Nullstrommelder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz eines ODER-Gatters (11') als logisches Gatter.
4. Nullstrommelder nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Einsatz von hochohmigen Differenzverstärkern als Spannungserfassungseinrichtungen (5,6).