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Impulswandler mit steuerbaren Halbleiterelementen
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Gleichstrom i mit dem Mittelwert 12 ergänzt werden. Die Steuerung St kann als digitale, logische Einrichtung ausgeführt sein. Sie liefert die Zündimpulse für die elektronischen Schalter S1-S4, u.zw. werden diese Zündimpulse gesteuert von der Spannung des Kondensators C., von einem Gleichstromwandler W und bzw. oder von der Ausgangsspannung U,. Ausserdem wirkt auf die Steuerung über den Umsetzer U die Impulsfrequenz f'ein. Die gewünschte Betriebsgrösse 12 II oder U2 11 oder eine andere ge- wünschte Betriebsgrösse des Lastkreises gibt der Steuerung den Sollwert.
Die Brückenschaltung der vier steuerbaren Schalter SI -S4 arbeitet in der Weise, dass der Impulsstrom abwechselnd über die Reihenschaltung der elektronischen Schalter SI und S2 und über die Reihenschaltung S, und S 4 fliesst. Dabei wird der Strom in S1 dadurch gelöscht, dass S3 gezündet wird ; anschliessend wird auch S4 gezündet und der Strom fliesst durch die Reihenschaltung S3 und S.. Umgekehrt wird der Strom in S3 durch Zünden von S1 gelöscht ; kurz danach wird S2 gezündet, so dass der Strom wieder durch SI und S2 fliesst. Unter Umständen sind die Ladewiderstände R nicht erforderlich, vor allem wenn die Einrichtung einmal in Betrieb gesetzt ist.
In der Fig. 2 der Zeichnung ist angedeutet, auf welche Weise die Steuerung den Ausgangsstrom 12
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Strom steigt erneut. an. Auf diese Weise ergibt sich ein zwischen i2max und i2min hin- und herpendeln- der Strom und eine Impulsdauer T. Aus der Zeichnung geht ohne weiteres hervor, dass diese Impulsdauer umso grösser wird, je grösser # = i2max-i2min ist. Umgekehrt nimmt die Impulsdauer mit abnehmen- dem A auch ab. Hierauf beruht die Anordnung nach der Erfindung. Man hat es nämlich durch Beeinflus-
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Die Beeinflussung der Regelempfindlichkeit A kann dabei mit den bekannten Mitteln der Steuerungstechnik selbsttätig unter Verwendung elektronischer Hilfsmittel abhängig von der Impulsfrequenz f vorgenommen werden.
Damit in der Anordnung der Fig. 1 die Spannungsschwankungen am Kondensator Cl nicht zu gross werden, muss die Impulsfrequenz f möglichst hoch sein. In diesem Falll wird auch der aus der Spannungquelle Ul entnommene Strom il bei geringer Drosselgrösse D1 nur geringe Oberwellen haben. Das glei-
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Man sieht,Immerhin dürfte das Optimum der Impulsfrequenz. bei den heute bekannten Halbleiterzellen in der Grö- ssenordnung mehrerer 1000 Hz liegen. Die in der Figur angedeutete Brückenschaltung der vier Halbleiterzellen S -S4 hat den Vorteil, dass sie gegenüber der normalen, einfachen Impulsschaltung doppelte
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ren und daher während einer halben Impulsperiode T entionisieren können. Man kann dieses Verfahren zur Heraufsetzung der Frequenzgrenze noch erweitern, indem man der Brückenschaltung mehr als zwei Zweige gibt, beispielsweise-vier Zweige mit zwei Löschkondensatoren C. Bei sehr kleinen Werten A ist es erforderlich, dass der Gleichstromwandler W keine eigenen Oberwellen erzeugt, er muss dementsprechend gebaut werden.
Die Anordnung nach der Erfindung kann in gleicher Weise auch verwendet werden, um Energie von einer kleineren Spannung auf eine grössere zu übertragen. In diesem Fall ist die Brückenschaltung der vier Gleichrichterelemente parallel zu den beiden Spannungen und eine Freilaufdiode in Reihe mit ih- nen anzuordnen, wie es bereits vorgeschlagen worden ist. Man kann die Erfindung auch anwenden für den Fall, dass man eine Gleichspannung UI auf einen Widerstand oder einen Wechselrichter arbeiten lässt,
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wobei der Strom durch die Impulsschaltung geregelt werden soll. Dieses Problem tritt beispielsweise auf bei der Regelung der umdrehungszahl von Asynchronmotoren durch Verarbeitung ihrer Schlupfleistung in einem Widerstand oder einem Wechselrichter.
Wendet man den Gedanken der Erfindung, die Impulsfrequenz selbsttätig in bestimmten Grenzen oder auf bestimmte Werte zu regeln, nicht an, so läuft man Gefahr, dass bei gewissen Betriebszuständen entweder Kurzschlüsse durch zu hohe Impulsfrequenzen oder andere durch Oberwellen bedingte Störungen bei zu kleinen Impulsfrequenzen auftreten. Die Erfindung erhöht daher die Betriebssicherheit von Impuls- wandlern. Anderseits könnte man in bekannter Weise auch mit konstanter, fest gegebener Impulsfre- quenz arbeiten. Dieses bekannte Verfahren hat aber den Nachteil, dass es an sich noch keine Regelung der Betriebsgrössen in sich schliesst. Nach der Erfindung erfolgt diese Regelung nach dem Prinzip des Zweipunktreglers, welches bekanntlich besonders schnell. einfach und schwingfrei arbeitet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Impulswandler mit steuerbaren Halbleiterelementen, die durch Kondensatorstösse gelöscht werden. zur Steuerung bzw. Regelung des Energieaustausches zwischen zwei Gleichstromnetzen, bei dem die Steuerung des Energieaustausches durch Beeinflussung des Verhältnisses der Impulsbreite zur Impulsperiode erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Beginns und des Endes der Stromimpulse direkt von den Augenblickswerten des Stromes, der Spannung oder einer andern Betriebsgrösse nach Art eines Zweipunktreglers erfolgt.