Verfahren zum Betreiben mehrerer parallel geschalteter Thyristorsteller

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.

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Das Wesen der Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] In Fig. 2 sind die Ströme in den Thyristorzweigen I₀₁, I₀₂ I₀₃ sowie der Netzstrom I_L 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 T_S1, T_S2 und T_S3 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 t_v gegeneinanderversetzt eingeschaltet, so daß jeweils nur ein Thyristorsteller Strom führt und damit das Netz belastet. Diese Arbeitsweise setzt voraus, daß die Verzögerungszeit t_v gleich T_O/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.

[0012] In Fig. 3 ist der Fall dargestellt, daß bei gleicher Verzögerungszeit t_v 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.

[0013] 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 t_v1, t_v2 und t_v3 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.

Ansprüche

1. 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.

2. 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.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung aus den erfaßten Daten für jeden Thyristorsteller (1, 2, 3) die optimale Verzögerungszeit ermittelt.

4. 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.

Zeichnung