PHASE-FIRED CONTROL ARRANGEMENT AND METHOD
Anordnung und Verfahren zur Phasenanschnitt-Steuerung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Phasenanschnitt- Steuerung, vorzugsweise für den Bereich der thermischen Verfahrenstechnik, mit einem eine Primär- und eine Sekundärwicklung aufweisenden Transformator zur Spannungserzeugung, wobei die Sekundärwicklung ein Ende und mindestens zwei Abgriffe aufweist, wobei an jedem Abgriff je ein steuerbares elektrisches Schaltmittel angeschlossen ist und das steuerbare elektrische Schaltmittel mit einem ersten Anschluss einer Last verbunden ist, wobei ein zweiter Anschluss der Last mit dem Ende der Sekundärwicklung verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Phasenanschnitt-Steuerung bei welchem ein Sollwert einer zu steuernden elektrischen Größe für eine Last vorgegeben wird und die Steuerung durch ein Zu- oder Abschalten mehrerer parallel geschalteter steuerbarer elektrischer Schaltmittel, welche in einem Stromkreis zwischen einem Wechselspannungserzeuger und der Last angeordnet werden und welche mit einem Phasenanschnittverfahren arbeiten, erfolgt. Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Phasenanschnitt- Steuergeräten bekannt. Beispielsweise eine Dimmerschaltung zur Steuerung der Spannung und somit der Helligkeit einer Glühlampe. Weiterhin sind sogenannte Phasenanschnitt-Steller auch als Leistungs-Steller bezeichnet bekannt, welche im Anwendungsbereich der thermischen Verfahrenstechnik eingesetzte werden. Diese sind beispielsweise unter verschiedenen Produktbezeichnungen wie Thyrovar (AEG), Sirius (Siemens), Reotron (REO) , Optron, Eurotherm, Thermocon, Tematec, Dietz
etc . bekannt . Für einen Spezialbereich werden für die teilgestellten Stellerschaltungen, auch Spannungsfolgesteuerung genannt, mehrere Thyristorsätze benötigt, beispielsweise zwei bis sechs Stück, die jeweils mittels eines Stellers, welcher die Thyristoransteuerimpulse erzeugt, gesteuert werden. Die Steuerung der Spannung erfolgt somit durch einen Phasenanschnitt, wobei die Frequenz der Spannung nicht verändert wird. Derartige Schaltungsanordnungen haben die Vorteile des Phasenanschnittverfahrens und reduzieren gleichzeitig die Netzrückwirkungen . Schaltungen dieser Art sind seit den 70-er Jahren im Markt bekannt. Mehrere Steller einer Phasenanschnitt-Steuerung sind über eine Busstruktur oder durch mehrere Leitungen untereinander und mit einem Steuergerät verbunden. Dies hat zusätzlich zum Kostenfaktor der Anschaffung der Steller und/oder Steuergeräte einen nicht unerheblichen Aufwand an Verbindungstechnik zur elektrischen Verbindung der einzelnen Elemente der Steuerung sowie hohe Prüfkosten für eine Funktionskontrolle bei der Fertigung der Geräte zur Folge . Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Phasenanschnitt-Steuerung anzugeben, mit welcher der Aufwand und die Kosten bei der Herstellung und Funktionskontrolle vermindert werden. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe anordnungsseitig mit einer Phasenanschnitt-Steuerung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass alle steuerbaren elektrischen Schaltmittel mit einem gemeinsamen Steller, welcher einen ersten Eingang für ein erstes Steuersignal aufweist, verbunden sind.
Die steuerbaren elektrischen Schaltmittel sind im Gegensatz zum Stand der Technik an einem einzigen gemeinsamen Steller mit ihren jeweiligen Steuerleitungen angeschlossen. Dieser Steller erzeugt die zur Steuerung aller elektrischen Schaltmittel notwendigen Steuersignale auf der Grundlage der bereitgestellten Eingangsgrößen. Zu diesem Zweck weist der Steller einen ersten Eingang für ein Steuersignal auf, über welchen der Steller von einer übergeordneten Steuereinheit ein Steuersignal erhält, welches mit einem durch die Last fließenden Sollstrom oder einer an der Last anzulegenden Sollspannung korrespondiert. Durch den Steller erfolgt eine Auswahl der anzusteuernden steuerbaren elektrischen Schaltmittel und ihre Ansteuerung mit einem durch den Steller erzeugten Steuersignal. Dabei erfolgt die Ansteuerung derart, dass eine oder maximal zwei steuerbare elektrische Schaltmittel gleichzeitig aktiv werden, also mit einem Steuersignal des Stellers angesteuert werden. Dabei ist unter dem Begriff aktiv zu verstehen, dass zumindest zeitweise ein Strom durch das entsprechende steuerbare elektrische Schaltmittel fließt. Bezüglich der nicht aktiven steuerbaren elektrischen Schaltmittel bewirkt der Steller durch die Erzeugung eines geeigneten Steuersignals, dass durch diese Schaltmittel kein Strom fließt. In einer Ausführung ist vorgesehen, dass in Reihe zum steuerbaren elektrischen Schaltmittel eine Sicherung angeordnet ist. Zwischen einem Abgriff der Sekundärwicklung des Transformators und dem zugehörigen steuerbaren elektrischen Schaltmittel ist vorzugsweise eine Leitungssicherung zum Schutz des Transformators bei einem Kurzschluss im steuerbaren elektrischen Schaltmittel zwischengeschaltet. In einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass in Reihe zum steuerbaren elektrischen Schaltmittel ein Strommesser
angeordnet ist und dass der Strommesser mit einem zugehörigen zweiten Eingang des Stellers verbunden ist. Beispielsweise zwischen die Leitungssicherung und das steuerbare elektrische Schaltmittel ist ein Strommesser zwischengeschaltet, welcher den durch das steuerbare elektrische Schaltmittel fließenden Strom ermittelt. Der Strommesser ist über Leitungen mit dem Steller verbunden, welcher für jeden Strommesser einen zugehörigen zweiten Eingang aufweist. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Reihe zur Last ein Strommesser angeordnet ist und dass der Strommesser mit einem zugehörigen zweiten Eingang des Stellers verbunden ist. Alternativ kann der Strommesser im Lastkreis beispielsweise zwischen den steuerbaren elektrischen Schaltmitteln und der Last zwischengeschaltet werden. In dieser Ausführung ist die Genauigkeit der Strommessung geringer als bei der Verwendung je eines Strommessers je Schaltmittel, jedoch für viele Anwendungen ausreichend. Der Einsatz eines einzigen Strommessers ist erfindungsgemäß möglich, da der Steller Kenntnis über das zurzeit aktive Schaltmittel hat und somit der gemessene Stromwert genau zu einem Satz zugeordnet werden kann. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass parallel zu der Last ein Spannungsmesser angeschlossen ist und dass der Spannungsmesser mit einem dritten Eingang des Stellers verbunden ist. Die an der Last aktuell anliegende Spannung wird mittels eines parallel zu dieser Last geschalteten Spannungsmessers gemessen. Der Spannungsmesser ist über seine Leitungen mit einem dritten Eingang des Stellers verbunden. In einer einfachen Ausführung ist ein Strommesser und/oder
der Spannungsmesser als ein Übertrager, welcher eine Primär- und eine Sekundärwicklung aufweist und zur galvanischen Entkopplung dient, ausgeführt. In diesem Fall erfolgt die Bestimmung des Stromwerts und/oder des Spannungswerts im Steller, welcher mit geeigneten Messbaugruppen ausgestattet ist. Für die durchzuführenden Strommessungen sind unabhängig von der Anzahl der steuerbaren elektrischen Schaltmittel nur zwei Messbaugruppen notwendig, da nur maximal zwei steuerbare elektrische Schaltmittel gleichzeitig aktiv sind. Die Verbindung zwischen einer Messbaugruppe und einem zu messenden zweiten Eingang wird über einen Multiplexer realisiert, wobei der Multiplexer vom Steller gesteuert wird, welcher die Auswahl der anzusteuernden steuerbaren elektrischen Schaltmittel durchführt. In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das steuerbare elektrische Schaltmittel durch zwei antiparallel geschaltete Thyristoren ausgebildet wird. In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass das steuerbare elektrische Schaltmittel durch einen Triac ausgebildet wird. Ein steuerbares elektrisches Schaltmittel kann durch zwei antiparallel geschaltete Thyristoren oder einen Triac realisiert werden, wobei dessen Steuerleitungen mit dem Steller verbunden sind, welcher die Thyristor- oder Triac- Ansteuerimpulse erzeugt. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe verfahrensseitig mit einer Phasenanschnitt-Steuerung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Sollwert einem Mittel zur Steuerung der steuerbaren elektrischer Schaltmittel als eine erste Eingangsgröße vorgegeben wird, dass der jeweils durch ein steuerbares elektrisches Schaltmittel fließende Strom gemessen und an das Mittel zur Steuerung der steuerbaren elektrischen Schaltmittel als eine jeweilige zweite Eingangsgröße übertragen wird, dass der aktuelle Wert der
Spannung an der Last gemessen und an das Mittel zur Steuerung der steuerbaren elektrischen Schaltmittel als eine dritte Eingangsgröße übertragen wird, und dass das Mittel zur Steuerung der steuerbaren elektrischer Schaltmittel gesteuert durch die erste, zweite und dritte Eingangsgröße sämtliche steuerbaren elektrischen Schaltmittel steuert, wobei maximal zwei steuerbare elektrische Schaltmittel gleichzeitig aktiv sind. Einem Mittel zur Steuerung der steuerbaren elektrischen Schaltmittel wird ein Sollwert vorgegeben, welcher mit einem durch die Last fließenden Sollstrom oder einer an der Last anzulegenden Sollspannung korrespondiert. Der durch ein steuerbares elektrisches Schaltmittel fließende Strom wird gemessen und dem Steller als zweite Eingangsgröße bereitgestellt. Als eine dritte Eingangsgröße wird die Spannung über der Last ermittelt und ebenfalls dem Steller als dritte Eingangsgröße bereitgestellt. Gesteuert durch die erste Eingangsgröße, welche einem vorgegebenen Sollwert entspricht, den gemessenen Stromwerten und dem gemessenen Spannungswert werden durch den Steller diejenigen steuerbaren elektrischen Schaltmittel oder Sätze ausgewählt, welche zum Erreichen der Sollvorgaben notwendig sind und die zur Phasenanschnittsteuerung notwendigen Ansteuerimpulse erzeugt. Die Lösung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Beispiel einer Anordnung zur Phasenanschnitt- Steuerung nach dem Stand der Technik, Fig. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Phasenanschnitt-Steuerung und Fig. 3 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung zur Phasenanschnitt-Steuerung. Die Analyse der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 zeigt den Nachteil des Standes der Technik, welcher darin besteht, dass bei derartigen Schaltungen betriebsbedingt ein bis maximal zwei Steller einer Phasenanschnitt-Steuerung gleichzeitig in Betrieb sind. Somit sind bei einer beispielsweise aus vier Stellern bestehenden Phasenanschnitt-Steuerung mindestens zwei Steller gesperrt. Üblicherweise werden Steller 2, welche die nachgeschalteten steuerbaren elektrischen Schaltmittel 3 wie Thyristoren oder Triac 3 steuern, durch ein gemeinsames Steuergerät 9 beispielsweise eine SPS (ε-peicherprogrammierbare Steuerung) gesteuert . Die erfindungsgemäße Lösung gemäß Figur 2 besteht in der Verwendung lediglich eines Steuergerätes 9 und eines Stellers 2 für alle steuerbaren elektrischen Schaltmittel 3 der Phasenanschnitt-Steuerung 1. Diesem Steller 2 wird von dem Steuergerät 9 (SPS) nur der Sollwert für die zu steuernde vorgegebene elektrische Größe vorgegeben. Im Gegensatz hierzu wird nach dem Stand der Technik für jeden Steller 2 ein Stellwert erzeugt für somit über den Steller 2 das jeweilige steuerbare elektrischen Schaltmittel 3 gesteuert. (Figur 1) Mittels dieses Stellers 2 werden dann nur die erforderlichen steuerbaren elektrischen Schaltmittel 3 ausgewählt und angesteuert. Da die Auswahl und Ansteuerung der steuerbaren elektrischen Schaltmittel 3 durch den Steller 2 selbst erfolgt, ist keine Kommunikation welcher Art auch immer zwischen dem Steuergerät 9 und dem Steller 2 weiter notwendig. Da dem Steller 2 alle nötigen Informationen wie der einzustellende Sollwert für die steuerbaren elektrischen Schaltmittel 3, die Istwerte der Ströme und Spannungen bekannt sind, benötigt das System keine weiteren direkten
Steuerkomponenten oder Messwandler. Da die gleichzeitige Ansteuerung zweier Leistungsteile bzw. Sätze technisch kein Problem darstellt, beispielsweise in der Drehstromtechnik werden drei Sätze gleichzeitig versorgt, braucht nur die Anzahl der Anschlüsse für die Ansteuerung und die Strommessung vervielfältigt und eine interne Verriegelung eingeführt werden. In der Figur 1 ist ein Phasenanschnitt-Steuergerät 1 dargestellt, welches sechs einzelne Steller 2 umfasst. Jeder Steller 2 ist mit je einem steuerbaren elektrischen Schaltmittel 3, welches beispielsweise durch zwei antiparallel geschalteten Thyristoren 3 gebildet wird, verbunden. Die Thyristoren werden durch die Steuersignale des zugehörigen Stellers 2 gesteuert. Weiterhin ist jeder Steller 2 mit einem zugehörigen Mittel zur Strommessung 4 über je einen zweiten Eingang verbunden. Zwischen die Thyristoren und einem zugehörigen Abgriff 16 des Transformators 11 ist eine Leitungssicherung 5 geschaltet. Diese Bestandteile der Schaltung werden zu einem sogenannten Satz 6 zusammengefasst . Die Schaltungsanordnung umfasst sechs derartige Sätze 6, wobei jeder Steller 2 neben den Eingängen zur Verbindung mit einem zugeordneten Mittel zur Strommessung 4 weitere dritte Eingänge zur Verbindung mit einem gemeinsamen Mittel zur Spannungsmessung 7, welches die aktuell an der zu betreibenden Last 8 anliegende Spannung ermittelt, aufweist Weiterhin ist in der Figur 1 ein Steuergerät 9 in Form einer SPS zur Steuerung der sechs Steller 2 und ein mit dem Steuergerät verbundenes Mittel zur Effektivwertbildung 10, welches mit dem Steuergerät 9 verbunden ist, dargestellt. Zur Bereitstellung der an der Last 8 benötigten Spannung ist ein Transformator 11 vorgesehen, welcher eine Primärwicklung 13 und eine mehrere Abgriffe 16 aufweisende Sekundärwicklung
14 aufweist. In der Figur 1 sind die Abgriffe 16 für die Spannungen 50 V, 100 V, 150 V, 200 V, 250 V und 300 V dargestellt, wobei jedem Abgriff 16 eine Satz 6 zugeordnet ist . Nachfolgend wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung aus dem Stand der Technik gemäß Figur 1 beschrieben. In dem Beispiel wird der Steuerablauf bei einem Wechsel der Sätze B und A auf die Sätze C und B beschrieben. Als Annahme wird vorgegeben, das der mit dem Buchstaben „A" gekennzeichnete Satz 6 A mit einem Steuerwinkel von 110°el und der mit „B" gekennzeichnete Satz 6 B mit der sogenannten Vollaussteuerung, bei welcher der Stromfluss mit dem Nulldurchgang der positiven Halbwelle der am Abgriff „250 V" anliegenden Spannung einsetzt, arbeitet. Somit beginnt der Stromfluss durch die Last in der ersten positiven Halbwelle mit dem Nulldurchgang, gesteuert durch den Satz 6 B, wie in der Teilskizze D dargestellt. Die Teilskizzen D und E stellen jeweils einen Spannungs- Zeit-Verlauf für eine volle Sinusschwingung dar. In den Teilskizzen ist je eine Sinusschwingung mit einer Amplitude von 300 V entsprechend der Spannung des Abgriffs 16 mit der Spannungsangabe 300 V und je eine Sinusschwingung mit einer Amplitude von 250 V entsprechend der Spannung des Abgriffs 16 mit der Spannungsangabe 250 V dargestellt. Der jeweils durch den entsprechenden Satz 6 bewerkstelligte Stromfluss ist in der Teilskizze durch den schwarz aufgefüllten Teil einer jeden Halbwelle dargestellt. Im Punkt 110°el wird vom Satz 6 B auf den Satz 6 A umgeschaltet, wie in der Teilskizze E dargestellt, wobei der Stromfluss in der positiven Halbwelle mit dem Nulldurchgang der Spannung bei 180° beendet ist. Der Stromfluss in der negativen Halbwelle beginnt analog zu dem oben dargestellten mit dem Nulldurchgang der Spannung in die negative Halbwelle
gesteuert durch den Satz 6 B. Bei einem Steuerwinkel 110°el der negativen Halbwelle wird wieder auf den Satz 6 A umgeschaltet, bis das Ende der negativen Halbwelle erreicht ist . Die zur Steuerung notwendigen Steuerdaten bezüglich der Steuerwinkel werden den Stellern 2 von dem Steuergerät 9 einer SPS (PLC) über ein Bussystem, beispielsweise einen Profibus übermittelt. Ein Strom wird in den einzelnen Sätzen 6 gemessen. Außerdem wird ein Summen- oder Gesamtstrom über einen Summenstromwandler 12 ermittelt, welcher mit einer Anordnung zur Effektivwertbildung 10 verbunden ist Mittels der Anordnung zur Effektivwertbildung 10 wird ein Effektivwert erzeugt und als Normsignal oder Istwert dem Steuergerät 9 über eine Leitung mitgeteilt. Auf der Grundlage dieses Messwertes (Rückführwert) werden die Signale mit dem vorgegebenen Sollwert verglichen, welcher von einer nicht dargestellten übergeordneten Anlage erzeugt wird, welche die entsprechenden Steuerwinkel für die Steller 2 berechnet und ein Steuersignal an die jeweils anzusteuernden Steller 2 überträgt. Eine ebenfalls nicht dargestellte Zusatzschaltung verriegelt die Steuerimpulse derart, dass das ausgehende Steuersignal des Stellers 2 im Satz 6 B bei 180°el gesperrt wird, um den Steller 2 nicht in der negativen Phase anzusteuern. Der Steller 2 ist als Standardsteuergerät für eine Einschaltdauer von 0° - 180°el ausgelegt. Der direkte Strompfad des jeweiligen Strommessers 4 zum zugehörigen Steller 2 ist für eine schnelle Satzstrombegrenzung notwendig, da das Steuergerät 9 von seiner Verarbeitungsgeschwindigkeit diese Funktionalität nicht erfüllen kann. Das Steuergerät 9 überprüft zusätzlich den Status der freigegebenen Steller 2 und wertet Status und
Fehlermeldungen aus. Soll die Ausgangsspannung (Ausgangsstrom) welche an der Last 8 anliegt verkleinert werden, weil beispielsweise die Temperatur zu hoch ist, wird der Steuerwinkel für den Steller 2 des Satzes 6 A vergrößert, beispielsweise von 110°el auf 160°el. Diese Vergrößerung des Steuerwinkels für die Thyristoren 3 ist nur bis zu einem Wert von 180°el möglich, da somit in der gesamten Halbwelle keine Aussteuerung und somit kein Stromfluss mehr erfolgt. Bei einem Steuerwinkel von 180°el ist der Steller 2 zwar ausgeschaltet aber immer noch in Bereitschaft. Der Gesamtstrom fließt jetzt nur über die vom Steller 2 des Satzes 6 B angesteuertes elektrisches Schaltmittel 3. Wird in einem derartigen Fall Vollaussteuerung erreicht, werden keine Harmonischen erzeugt. Muss die Ausgangsspannung an der Last 8 weiter verkleinert werden, wird der Steller 2 des Satzes 6 A vom Steuergerät 9 gesperrt und der Steller 2 des Satzes 6 C freigegeben. Nun beginnt der Stromfluss mit Nulldurchgang der Spannung beginnend in der positiven Halbwelle gesteuert durch den Satz 6 C. Innerhalb dieser Halbschwingung wird bei Erreichen des vorgegebenen Steuerwinkels auf den Satz 6 B umgeschaltet . Zur Realisierung dieses Steuerablaufs sind einige Aktionen des Steuergeräts 9 notwendig um die drei Steller 2 anzusteuern, die entsprechend viele Umlaufzeiten des Steuergerätes 9 in Anspruch nehmen. Nachfolgen wird der Steuerungsablauf mittels der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. (Figur 2) Es gelten die gleichen Annahmen, das der mit dem Buchstaben „A" gekennzeichnete Satz 6 A mit einem Steuerwinkel von 110°el und der mit „B" gekennzeichnete Satz 6 B mit der
sogenannten Vollaussteuerung, bei welcher der Stromfluss mit dem Nulldurchgang der positiven Halbwelle der am Abgriff „250 V" anliegenden Spannung einsetzt, arbeitet. Somit beginnt der Stromfluss in der ersten positiven Halbwelle mit dem Nulldurchgang gesteuert durch den Satz 6 B, wie in der Teilskizze D dargestellt. Im Punkt 110°el wird vom Satz 6 B auf den Satz 6 A umgeschaltet, wie in der Teilskizze E dargestellt, wobei der Stromfluss in der positiven Halbwelle mit dem Nulldurchgang der Spannung bei 180° beendet ist. Der Stromfluss in der negativen Halbwelle beginnt analog zu dem oben dargestellten mit dem Nulldurchgang der Spannung in die negative Halbwelle gesteuert durch den Satz 6 B. Bei einem Steuerwinkel 110°el der negativen Halbwelle wird wieder auf den Satz 6 A umgeschaltet, bis das Ende der negativen Halbwelle erreicht ist . In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist ein gemeinsamer Steller 2 für alle steuerbaren elektrischen Schaltmittel 3 vorgesehen. Im Beispiel sind die steuerbaren elektrischen Schaltmittel 3 als Thyristoren ausgeführt. Diesem Steller 2 wird von dem Steuergerät 9 nur der Sollwert vorgegeben. Der Steller 2 wertet die Messwerte der Strommesser 4 und des Spannungsmessers 7 selbst aus, ermittelt die Steuerwinkel für die notwendigen Sätze 6 und erzeugt die Steuersignale für die Thyristoren. Zu diesem Zweck ist der Steller 2 über einen ersten Eingang 17 mit dem Steuergerät 9, über zweite Eingänge 18.1 bis 18.6 mit einem zugehörigen Strommesser und über einen dritten Eingang 19 mit dem Spannungsmesser 7 verbunden. In dem in der Figur 2 dargestellten Beispiel sind die Strommesser 4 und der Spannungsmesser 7 über der Last 8 als Übertrager ausgeführt und die Messung der Ströme und der Spannung wird durch nicht dargestellte Baugruppen innerhalb des Stellers 2 durchgeführt .
Da nur maximal zwei Sätze 6 gleichzeitig arbeiten, müssen auch nur zwei Strommessungen der jeweiligen Strommesser 4 ausgewertet werden. Daher sind im Steller 2 nur zwei Messwandler zur Strommessung vorgesehen. Über einen geeigneten ebenfalls nicht dargestellten Multiplexer im Steller 2 werden diejenigen zweiten Eingänge 18.1 bis 18.6 des Stellers 2 für die angeschlossenen Strommesser 4 zu den zwei internen Messwandlern durchgeschaltet, die zu den aktiven Sätzen 6 gehören und ausgewertet werden sollen. Unter Annahme der Ausgangsvoraussetzungen sind das die Strommesser 4 der Sätze 6 A und B. In dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Summenstromwandler 12 sowie die Anordnung zur Effektivwertbildung 10 entfallen. Die Freigabe des Stromeingangs auf den internen Messwandler, welcher als AD- Wandler aus dem analogen Messsignal einen digitalen Messwert erzeugt und die Ausgabe der Ausgangsimpulse, sind intern gekoppelt, so dass nur der zur Zeit stromführende oder aktive Satz 6, in welchem die Thyristoren angesteuert werden, messtechnisch erfasst wird. Nichtlinearitäten der Kennlinie der Schaltmittel (Thyristoren, Triac) werden durch einen Algorithmus ausgeglichen. Das Steuergerät 9 gibt nur einen Sollwert an den Steller 2, die tatsächliche Verteilung auf die Sätze 6 erfolgt durch die Logik des Stellers 2 selbst automatisch richtig. Dadurch sind weniger Statusmeldungen und Fehlermeldungen, welche zu dem Steuergerät übertragen werden müssen, auszuwerten. Weiterhin brauchen Verzögerungszeiten, welche durch interne Bearbeitungszeiten des Steuergerätes bedingt sind und beispielsweise in einer Größenordnung von 100ms liegen können, nicht berücksichtigt werden. Weitere Verriegelungsschaltungen sowie die Beachtung der
durch die Netzfrequenz (20ms) bestimmten Abläufe müssen nicht weiter berücksichtigt werden. In der Figur 3 ist eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Anordnung zur Phasenanschnitt-Steuerung dargestellt. Der Unterschied zu der in der Figur 2 dargestellten Anordnung besteht darin, dass die Strommessung mittels der Strommesser 4 nicht durch je einen im Satz 6 angeordneten Strommesser 4 sondern mittels nur einem einzigen Strommesser 4 erfolgt. Dieser ist im Laststromkreis der Last 8 beispielsweise zwischen den steuerbaren elektrischen Schaltmitteln 3 und der Last 8 angeordnet. Die Strommessung in dieser Weise ist erfindungsgemäß möglich, da der Steller 2 die Schaltmittel 3 ansteuert und somit Kenntnis über das zurzeit aktive Schaltmittel 3 hat. Der in einem bestimmten Zeitpunkt gemessene Strom kann somit dem zu diesem Zeitpunkt aktiven Schaltmittel 3 zugeordnet und abgespeichert werden.
Anordnung und Verfahren zur Phasenanschnitt-Steuerung Bezugszeichenliste 1 Phasenanschnitt-Steuerung 2 Steller 3 steuerbares elektrisches Schaltmittel (Thyristor/Triac; 4 Strommesser 5 Sicherung 6 Satz 7 Spannungsmesser 8 Last 9 Steuergerät 10 Effektivwertbilder 11 Transformator 12 Summenstromwandler 13 Primärwicklung 14 Sekundärwicklung 15 Ende der Sekundärwicklung 16 Abgriff der Sekundärwicklung 17 erster Eingang 18 zweiter Eingang 19 dritter Eingang
The invention relates to an arrangement and a method for phase-fired control. The aim of the invention is to provide a control of this type that allows costs and resources to be reduced in production and function control. To achieve this on the arrangement side, all controllable electric switching elements are linked by means of a common controller that has a first input for a first control signal. To achieve the aim on the method side, the set point value is pre-defined as a first input variable and assigned to means for controlling the controllable electric switching elements, the current flowing through each switching element is measured and transmitted to the means for controlling the switching elements as a respective second input variable, the current value of the voltage in the load is measured and transmitted to the means for controlling the switching elements as a third input variable, and said means for controlling the switching elements controls all switching elements in a targeted manner by means of the first, second and third input variable. A maximum of two switching elements are active at any one time. Anordnung und Verfahren zur Phasenanschnitt-Steuerung Patentansprüche 1. Anordnung zur Phasenanschnitt-Steuerung mit einem eine Primär- und eine Sekundärwicklung aufweisenden Transformator zur Spannungserzeugung, wobei die Sekundärwicklung ein Ende und mindestens zwei Abgriffe aufweist, wobei an jedem Abgriff je ein steuerbares elektrisches Schaltmittel angeschlossen ist und das steuerbare elektrische Schaltmittel mit einem ersten Anschluss einer Last verbunden ist, wobei ein zweiter Anschluss der Last mit dem Ende der Sekundärwicklung verbunden ist, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s sämtliche steuerbaren elektrischen Schaltmittel (3) mit einem gemeinsamen Steller (2), welcher einen ersten Eingang (17) für ein erstes Steuersignal aufweist, verbunden sind. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s in Reihe zum steuerbaren elektrischen Schaltmittel (3) eine Sicherung (5) angeordnet ist. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s in Reihe zum steuerbaren elektrischen Schaltmittel (3) ein Strommesser (4) angeordnet ist und dass der Strommesser (4) mit einem zugehörigen zweiten Eingang (18) des Stellers (2) verbunden ist. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s in Reihe zur Last (8) ein Strommesser (4) angeordnet ist und dass der Strommesser (4) mit einem zugehörigen zweiten Eingang
(18) des Stellers (2) verbunden ist. 5. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s parallel zu der Last (8) ein Spannungsmesser (7) angeschlossen ist und dass der Spannungsmesser (7) mit einem dritten Eingang (19) des Stellers (2) verbunden ist. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s das steuerbare elektrische Schaltmittel (3) durch zwei antiparallel geschaltete Thyristoren ausgebildet wird. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s das steuerbare elektrische Schaltmittel (3) durch einen Triac ausgebildet wird. 8. Verfahren zur Phasenanschnitt-Steuerung bei welchem ein Sollwert einer zu steuernden elektrischen Größe für eine Last vorgegeben wird und die Steuerung durch ein Zu- oder Abschalten mehrerer parallel geschalteter steuerbarer elektrischer Schaltmittel, welche in einem Stromkreis zwischen einem Wechselspannungserzeuger und der Last angeordnet werden und welche mit einem Phasenanschnittverfahren arbeiten, erfolgt, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s der Sollwert einem Mittel zur Steuerung der steuerbaren elektrischer Schaltmittel als eine erste Eingangsgröße vorgegeben wird, dass der jeweils durch ein steuerbares elektrisches Schaltmittel fließende Strom gemessen und an das Mittel zur Steuerung der steuerbaren elektrischen Schaltmittel als eine jeweilige zweite Eingangsgröße übertragen wird, dass der aktuelle Wert der Spannung an der Last gemessen und an das Mittel zur Steuerung der steuerbaren elektrischen Schaltmittel als eine dritte Eingangsgröße übertragen wird, und dass das Mittel zur Steuerung der steuerbaren elektrischen
Schaltmittel gesteuert durch die erste, zweite und dritte Eingangsgröße alle steuerbaren elektrischen Schaltmittel steuert, wobei maximal zwei steuerbare elektrische Schaltmittel gleichzeitig aktiv sind.