CS234774B1

CS234774B1 - Connection of 3-phase AC to DC voltage converter

Info

Publication number: CS234774B1
Application number: CS42583A
Authority: CS
Inventors: Svatopluk Bohata
Original assignee: Svatopluk Bohata
Priority date: 1983-01-21
Filing date: 1983-01-21
Publication date: 1985-04-16

Abstract

Vynález řeší problém měření třífázového střídavého proudu s převodem na stejnosměrné napětí s možností zavedení časového zpoždění výstupního stejnosměrného signálu. Podstatou vynálezu je usměrnění a sečtení všech tří střídavých proudů a časové zpoždění sečteného stejnosměrného signálu setrvačným článkem.The invention solves the problem of measuring three-phase alternating current with conversion to direct current voltage with the possibility of introducing a time delay of the output direct current signal. The essence of the invention is the rectification and summation of all three alternating currents and the time delay of the summed direct current signal by an inertial element.

Description

Vynález se týká zapojení 'převodníků třífázového střídavého proudu na stejnosměrné napětí, které řeší problém měření třífázového střídavého proudů s převodem na stejnosměrné napětí s možností zavedení časového zpoždění výstupního stejnosměrného signálu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a DC-to-DC converter that solves the problem of measuring DC-to-DC AC with the option of introducing a time delay of the DC output signal.

Při napěťovém nebo proudovém řízení výkonu elektrických spotřebičů, například indukčních motorů, vyvstává potíž s jejich jištěním proti trvalému i krátkodobému přetížení. Zvláště u indukčních motorů s kotvou nakrátko, u kterých jsou napěťové řízeny jejich otáčky, může snadno dojít k jejich tepelnému přetížení nad dovolenou hodnotu. Přitom tyto motory, podle své velikosti a způsobu chlazení určité přetížení snesou. Lze tedy po tuto dobu regulovat motor v oblasti přetížení aniž dojde k jeho poškození. Motor musí být i při práci v této oblasti jištěn.In the voltage or current control of the power output of electrical appliances, such as induction motors, there is a problem with their protection against both permanent and short-term overload. Especially in the case of short-circuit induction motors in which the voltage is controlled by their speed, their thermal overload can easily occur above the permissible value. Depending on their size and method of cooling, these motors can withstand a certain overload. It is therefore possible to regulate the motor in the overload area during this time without damaging it. The motor must be protected even when working in this area.

Nejběžnější případ takového jištění je jištění tepelným jističem, který vypíná motor při přetížení s časovým zpožděním, daným tepelnou charakteristikou bimetalového relé. Tento způsob jištění motoru se využívá pouze při rozběhu motoru nebo popřípadě poruše poháněného zařízení a jištění je vlastně provedeno pouze vypnutím motoru bez jakéhokoliv zásahu do regulačního obvodu. Jeho další řízení je bez zapnutí tepelného relé nemožné. Přitom by při krátkodobém přetížení, které nastává například vlivem změny parametrů poháněného zařízení, většinou stačilo, například snížení otáček motoru, čímž by poklesl jeho odběr energie, ale nedošlo by k celkovému výpadku. Tento stav by bylo vhodné signalizovat.The most common case of such protection is a thermal circuit breaker that trips the motor when overloaded with a time delay given by the thermal characteristics of the bimetallic relay. This method of motor protection is used only when starting the motor or eventually a failure of the driven device and the protection is actually done only by switching off the motor without any intervention in the control circuit. Its further control is impossible without switching on the thermal relay. In the case of a short-term overload, which occurs, for example, due to a change in the parameters of the driven device, it is usually sufficient, for example, to reduce the engine speed, thereby reducing its power consumption, but without an overall failure. This status should be signaled.

Výše uvedené nevýhody řeší zapojení podle vynálezu, jehož' podstata spočívá v tom, že v přívodech třífázové sítě ke spotřebiči, například motoru, jsou vřazena primární vinutí proudových měřicích transformátorů. Jejich sekundární vinutí jsou jedněmi konci uzemněna a druhými konci spojena s invertujícími vstupy operačních zesilovačů. S operačními zesilovači přes zpětnovazební odpory a vzájemně opačně polované diody jsou také spojeny výstupy operačních zesilovačů.The above-mentioned disadvantages are solved by the circuit according to the invention, which consists in the fact that primary windings of current measuring transformers are incorporated in the three-phase mains to the consumer, for example a motor. Their secondary windings are grounded at one end and connected to the inverting inputs of the operational amplifiers. Operational amplifier outputs are also connected to the operational amplifiers via feedback resistors and oppositely polarized diodes.

Společné spoje zpětnovazebních odporů a anod diod, jsou vzájemně spojeny přes sčítací odpory k jednomu vstupu rozdílnésčítací odpory k jednomu vstupu rozdílového zesilovače a společné spoje zpětnovazebních odporů a katod diod jsou připojeny přes další sčítací odpory ke druhému vstupu rozdílového zesilovače. K oběma vstupům rozdílového zesilovače jsou ještě připojeny zpožďovací články, zatímco neinvertující vstupy operačních zesilovačů jsou uzemněny přes symetrizující odpory.Common feedback resistor and diode anode joints are coupled to each other through the addition resistors to one input of the different differential amplifier and the common feedback resistor and cathode diode connections are connected to the other input of the differential amplifier through the other addition resistors. Delay cells are still connected to both inputs of the differential amplifier, while the non-inverting inputs of the operational amplifiers are grounded via symmetrical resistors.

Příkladné zapojení převodníku, který umožňuje takovouto funkci, je znázorněno na připojeném výkresu. V přívodech 8 třífázové sítě ke spotřebiči 9 jsou. vřazena primární vinutí proudových transformátorů 1, 11,An exemplary wiring of a converter that enables such a function is shown in the attached drawing. In the inlets 8 of the three-phase network to the appliance 9 there are. current transformers 1, 11 inserted,

21, jejichž sekundární vinutí jsou jedněmi konci spojena se zemní svorkou a druhými s invertujícími vstupy operačních zesilovačů 4, 14, 24, s nimiž jsou také přes zpětnovazební odpory 6, 16, 26 a vzájemně opačné polované diody 2, 12, 22 spojeny jejich výstupy. J21, whose secondary windings are connected at one end to the ground terminal and the other to inverting inputs of the operational amplifiers 4, 14, 24, to which their outputs are also connected via feedback resistors 6, 16, 26 and mutually opposite polarized diodes 2, 12, 22 . J

Společné spoje zpětnovazebních odporů 6, 16, 26 a anod diod 2, 12, 22 jsou vzájemně spojeny přes sčítací odpory 3, 13, 23 s jedním vstupem a společné spoje zpětnovazebních odporů s katodami diod přes další sčítací odpory 3, 13, 23 ke druhému vstupu rozdílového zesilovače 30. K oběma vstupům rozdílového zesilovače 30 a k zemi jsou ještě také připojeny zpožďovací články 7. rThe common feedback resistor connections 6, 16, 26 and the anode diodes 2, 12, 22 are connected to each other via the addition resistors 3, 13, 23 with one input and the common feedback resistor connections to the cathode diodes via the other addition resistors 3, 13, 23 to the other The differential amplifier 30 is connected to both the inputs of the differential amplifier 30 and to the ground.

Neinvertující vstupy všech operačních zesilovačů 4, 14, 24 jsou uzemněny přes symetrizující odpory 5,15, 25. iThe non-inverting inputs of all operational amplifiers 4, 14, 24 are grounded via symmetrical resistors 5,15, 25. i

Funkce obvodu je následující: Jednotlivé střídavé proudy, protékající ze sítě přívody 8 do spotřebiče — motoru 9 jsou v měřicích transformátorech 1, 11, 21 převedeny na hodnoty sekundárních proudů, které jsou vyrovnávány proudy tekoucími z výstupu operačních zesilovačů 4, 14, 24 přes zpětnovazební odpory 6, 16, 26 tak, aby na výstupech sekundárních měřicích transformátorů byla prakticky nulová napětí.The function of the circuit is as follows: The individual AC currents flowing from the mains of leads 8 to the consumer-motor 9 are converted in the transformers 1, 11, 21 to values of secondary currents which are balanced by the currents flowing from the output of operational amplifiers 4, 14, 24 resistors 6, 16, 26 so that there are practically zero voltages at the outputs of the secondary measuring transformers.

Výstupní napětí z operačních zesilovačů 4, 14, 24, původně střídavá, se diodami 2,Output voltage from operational amplifiers 4, 14, 24, originally AC, with diodes 2,

12, 22 rozdělí do dvou větví s kladnou a zápornou polaritou napěťových pulsů. Tyto' napěťové pulsy z výstupu jednotlivých zesilovačů jsou vzájemně fázově posunuty tak, jak jsou posunuty vzájemně střídavé proudy tekoucí do spotřebiče — motoru 9. Napěťové pulsy stejných polarit jsou od všech operačních zesilovačů sečteny za pomocí sčítacích odporů 3, 13, 23 a zpožďovacích článků 7. Zpožďovací články jsou prakticky vyhlazena dvě stejnoměrná napětí, jejichž velikosti jsou v ustáleném stavu úměrné velikostem střídavých proudů, tekoucích ke spotřebiči.12, 22 divides into two branches with positive and negative polarity of the voltage pulses. These voltage pulses from the output of each amplifier are phase shifted relative to each other as the alternating currents flowing to the consumer motor 9 are shifted. Voltage pulses of the same polarities are summed from all operational amplifiers using addition resistors 3, 13, 23 and delay cells 7 The delay cells are virtually smoothed out by two uniform voltages, the magnitudes of which are at steady state proportional to the magnitudes of alternating currents flowing to the appliance.

Při změně velikosti těchto proudů, například při proudovém přetížení, se to projeví postupným narůstáním stejnosměrných napětí na setrvačných článcích 7 s časovou konstantou danou hodnotami jejich konden- j zátorů a sčítacích odporů 3, 13, 23. Časové konstanty se volí podle charakteristik spotřebiče 9, například motoru podle časové konstanty tepelné přetížitelnosti. Obě stejnoměrná napětí ze setrvačných článků 7 jsou snímána pomocí rozdílového zesilovače 30 a jsou jím převedena na jedno stejnosměrné napětí, které potom slouží jako proudový zpětnovazební signál k ovládání řízeného' regulátoru napětí nebo proudů napájejících spotřebič 9.If the magnitude of these currents is changed, for example in the case of current overload, this will result in a gradual increase in the DC voltages on the inertia cells 7 with a time constant given by the values of their capacitors and addition resistances 3, 13, 23. for example, an engine according to the thermal overload constant. Both DC voltages from the inertia cells 7 are sensed by a differential amplifier 30 and converted to a single DC voltage, which then serves as a current feedback signal to control the controlled voltage regulator or currents supplying the appliance 9.

Příkladné zapojení může být také provedeno jako jednofázový převodník tak, že se dva operační zesilovače, například 4 a 14 se s nimi spojenými obvody vypustí.An exemplary circuit may also be provided as a single-phase converter by omitting two operational amplifiers, for example 4 and 14, with their associated circuits.

Podstatnou předností je, že proudové mě6 řičí transformátory 1, 11, 21 pracují s nulovými výstupními napětími, takže i pro poměrně velké výkony mohou být velmi malé.An essential advantage is that the current transformers 1, 11, 21 operate at zero output voltages, so that they can be very small even for relatively high powers.

Claims

SUBJECT

Connection of a three-phase AC / DC converter, characterized in that the primary windings of the current transformers (1, 11, 21), the secondary windings of which are one in series, are connected in series in the three-phase mains (8) connected to the inverting inputs of the operational amplifiers (4, 14, 24), with which the outputs of the operational amplifiers (2, 12, 22) are also connected via feedback resistors (6, 16, 26) and mutually opposing polarized diodes (2, 12, 22). 4, 14, 24) of the invention wherein the common connections of the feedback resistors (6, 16, 26) and the anode diodes (2, 12, 22) are connected to each other via the addition resistors (3, 13, 23) to one input of the differential amplifier (30). ) and the joints of the feedback resistors (6, 16, 26) and the cathodes of the diodes (2, 12, 22) are connected via additional addition resistors (3 ', 13', 23'j to the second differential amplifier input) The delay inputs (7) are also connected to both inputs, while the non-inverting inputs of the operational amplifiers (4, 14, 24) are grounded via symmetrical resistors (5, 15, 25).