202685. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés egy- vagy többfázisú váltakozóáramú szaggatók vezérlésére
1 HU 202685 B 2 A találmány egy- vagy többfázisú váltakozóáramú szaggatók vezérlésére alkalmas eljárásra és berendezésre vonatkozik vezérelhető félvezetők gyújtásszögvezérlése útján. Egy váltakozóáramú hálózatból egy villamos fogyasztóba bevezetett teljesítmény szabályozására váltakozóáramú szaggatókat használnak, amelyeket vezérelhető félvezetők gyújtásszögvezérlése útján vezérelnek. Különösen váltakozóáramú motorok üzeme esetén a változó üzemi feltételek, pl. a motor különböző terhelése a be- és kikapcsoláskor (az indulás és a lassítás ideje alatt) szükségessé teszik a motorba bevezetett teljesítmény szabályozását, hogy a hálózatot és a motort megvédjék a fölösleges terheléstől. Eközben a motorba bevezetett teljesítmény szabályozásához a feszültség és az áram közötti fázisszög meghatározására van szükség. A 2 084 359 lajstromszámú GB szabadalmi iratból ismeretes egy váltakozóáramú motor vezérlésére alkalmas berendezés, amellyel egy pl. a motor alulterhelése által előidézett hátrányos teljesítménytényező javítható. Ebből a célból a motor mindegyik hálózati fázisvezetékéhez egy-egy vezérelhető félvezető egység, különösen triak vagy ellenpáhuzamos tirisztorpár van hozzárendelve, amelyek gyújtásszögvezérlés révén lehetővé teszik a motor tényleges üzemi feltételeitől függő teljesítménybevezetést. Ezzel az ismert berendezéssel a teljesítménytényező javítása azáltal érhető el, hogy egy vezérlő egységben mindegyik fázisban érzékelik a feszültség és az áram közötti fázisszöget és a gyújtáskésleltetési szögnek, azaz annak az időnek, amely az áram nullátmenete és a gyújtási időpont között eltelik, a megfelelő megnövelésével a feszültség és az áram közötti fázisszöget csökkentik. ' Az ismert berendezésben a gyújtási időpont meghatározásához referencia időpontként az áram nullátmenetének időpontját használják, amelyet a triak kapcsai között észlelhető feszültség mérésével határoznak meg. Ezt a feszültséget komparátor bemenetére vezetik, amelynek kimeneti állapota a triak kapcsolási állapotának felel meg. Az áram nullátmenete a komparátorkimenőjel, egyik élének felel meg, amelyből egy monostabil billenőkor segítségével mintavevő impulzust képeznek egy a tápfeszültség nullátmenetével szinkronozott furészfogfeszültséghez. A fűrészfogfeszültségből vett mintát levonják egy kívülről egy potenciométerről beadott referenciafeszültségből és a különbséget egy differenciálerősítő invertáló bemenetére vezetik, amelynek kimenő feszültségét a fűrészfogfeszültséggel együtt egy második komparátor bemenetére vezetik, amely egy utána kapcsolt indítójelgenerátor segítségével előállít egy primer gyújtójelet, amikor a furészfogfeszültség nagyobbá válik a differenciálerősítő kimenő feszültségénél. Ezzel a kapcsolással a motor árama és feszültsége közötti fázisszög és ezáltal a teljesítménytényező egy olyan értéken stabilizálható, amelyet a potenciométeren beállított referenciafeszültség határoz meg. A fázisszögnek egy, a hálózati feszültséggel szinkronozott főrészfeszültség segítségével történő analóg meghatározása helyett a fázisszög digitális mérése is ismeretes egy számláló segítségével. A számlálót a feszültség nullátmenetekor indítják és az áram nullátmenetekor állítják meg. A számláló tartalma a fázisszögnek felel meg és fölhasználható a motopr teljesítménytényezőjének vezérlésére. Eközben a gyújtáskésleltetési szöget addig változtatják, amíg a ténylegesen mért fázisszög azonossá nem válik az előírt fázisszöggel (4 361 792 lajstromszámú US szabadalom). Eközben megmutatkozott, hogy a mért fázisszög a zavarok következtében, amelyek mind a feszültség, mind az áram hullámalakjára rárakódnak, periódusról periódusra ingadozik. A mért fázisszögnek ezek az ingadozásai azután az ismert berendezésekben átvivődnek a gyújtáskésleltetési szögre és instabil szabályozási folyamatot eredményeznek, ami pl. motorok szabályozásában a motor nyugtalan és instabil járásához vezet. A fentiek alapján a jelen találmány feladata olyan eljárást javasolni egy- vagy háromfázisú váltakozóáramú szaggatók vezérlésére, amelynél a fázisszög mérésében periódusról periódusra föllépő ingadozások nem vezetnek a szabályozás instabil viselkedéséhez. Ezenkívül feladata a találmánynak egy berendezés létrehozása az eljárás foganatosítására. A találmány alapja az a felismerés, hogy a fázisszög mérésekor jelentkező ingadozásért és a szabályozás instabil viselkedéséért lényegében a feszültség nullátmenetének ingadozása felelős. A találmány emellett azon a meggondoláson alapul, hogy a fázisszög meghatározásakor nemcsak a feszültség és áram nullátmenete ténylegesen mért értékét kell figyelembe venni, hanem a fázisszög kiszámításához egy referencia-időpontot kell fölhasználni, amely a feszültség-nullátmenetek megelőző mért értékeiből képezhető. Ez a referencia-időpont így nem esik egybe a feszültség-nullátmenet tényleges időpontjával és független annak statisztikus ingadozásaitól. A találmány .szerint ezt úgy érjük el, hogy a fázisszög meghatározásához a hálózati feszültség valódi feszültség-nullátmenet időpontjai és az áram nullátmenet időpontjait mérjük és a feszültség-nullátmenet referencia-időpontját képezzük olymódon, hogy azt a megelőző valódi feszültség-nullátmenetek időpontjainak mérési eredményéből egy számított periódusidőnek a megelőző referencia-időponthoz való hozzáadásával határozzuk meg. A megelőző feszültség-nullátmenetek mért értékeinek figyelembevétele lehetővé teszi stabil várható értékek kiszámítását a későbbi feszültség-nullátmenetek számára, amelyek az alapul vett algoritmustól függően nagymértékben függetlenek a tényleges feszültség-nullátmenetek rövidtávú, statisztikus ingadozásaitól. Ezeket a statisztikus ingadozásokat általában olyan zavarok okozzák, amelyek rárakódnak a hálózati feszültségre, úgyhogy a találmány szerinti eljárás digitális hálózati szűrésnek felel meg. A hálózati frekvencia hosszútávú ingadozásainak figyelembevétele céljából előnyös, ha a referencia-időpontot a megelőző referencia- időpontból egy számított periódusidő hozzáadásával határozzuk meg, amelyet egy helyesbítési értéknek a megelőző számított periódusidőhöz való hozzáadásával számítunk ki. Ennek a helyesbítési értéknek az előjele megegyezik a feszültség- nullátmenet időpontjának mért értéke és a megelőző feszültség- nullátmenethez meghatározott referencia-időpont közötti különbség előjelével. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
