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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung ist auf einen Leistungswandler gerichtet,
der Wechselstromleistung (AC-Leistung, AC = alternating current)
zu einer Last und einem Anwendungsleistungsnetz liefert, und ein
verwandtes Verfahren zur Steuerung des Leistungswandlers im Fall
eines Versagens des Anwendungsleistungsnetzes.
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Hintergrund
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Notstromversorgungen
werden oft verwendet, um Leistung zu liefern, wenn ein Anwendungsleistungsnetz
ausgeschaltet bzw. ausgefallen ist. Von Verbrennungsmotoren angetriebene
Generatoren werden oft als Notstromversorgungen eingesetzt. Diese
Generatoren sind jedoch relativ groß und laut und geben giftige
Emissionen aus.
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Brennstoffzellen
erzeugen bekanntermaßen elektrische
Leistung durch chemische Prozesse mit relativ minimalen Emissionen
mit wenig Einfluss auf die Umwelt. Entsprechend sind Brennstoffzellen
als eine attraktive Alternative für herkömmliche Notstromgeneratoren
untersucht worden. Anders als Generatoren können Brennstoffzellen jedoch
typischerweise nicht innerhalb einer kurzen Zeitperiode aktiviert
werden. Entsprechend geben bei Notstromanwendungen Brennstoffzellen
oft kontinuierlich elektrische Leistung aus, und zwar ungeachtet
dessen, ob das Leistungsgitter in Betrieb ist. Im Fall, dass die
Leistung abgeschnitten wird, liefert die Brennstoffzelle Backup-
bzw. Notstromleistung, die durch das Netz zu kritischen Komponenten
verteilt werden kann, oder zu ausgewählten Bereichen des Gitters
bzw. Netzes.
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Das
US-Patent 6 700 804 beschreibt eine Notstrombrennstoffzelle, die
mit einem Anwendungsgitter bzw. Anwendungsnetz durch einen Leistungswand ler
gekoppelt ist. Der Leistungswandler weist einen Inverter auf, der
eine Gleichstromeingangsspannung (DC-Eingangsspannung, DC = direct
current) von der Brennstoffzelle aufnimmt und ein Wechselstromsignal
an ein Anwendungsverteilungssystem ausgibt.
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Bei
gewissen Anwendungen jedoch ist eine kritische Last, wie beispielsweise
eine Anordnung von Computern oder ein Gehäuse, welches empfindliche Ausrüstungsgegenstände beheimatet,
mit einem Leistungswandler zusätzlich
zu dem Anwendungsleistungsnetz verbunden. Während des normalen Betriebs
liefern das Anwendungsleistungsnetz und der Leistungswandler Wechselstromleistung
zur kritischen Last. Die Stromausgabe aus dem Leistungswandler wird
in bekannter Weise geregelt und die kritische Lastspannung wird
auf die Anwendungsleistungsnetzspannung eingestellt. Wenn ein Fehler in
dem Anwendungsleistungsnetz auftritt, liefert jedoch der Leistungswandler
alleine Wechselstrom zur kritischen Last. Obwohl der Strom gesteuert
wird, ist die mit der Wechselstromleistung assoziierte Spannung
nicht gesteuert, und sie kann von dem Niveau der Belastung der kritischen
Last abhängen.
Somit kann die mit dem Wechselstromsignal assoziierte Spannung,
die aus dem Leistungswandler ausgegeben wurde, eine Spitze zeigen
und einen Schaden an der kritischen Last bewirken oder kann unter
Niveaus abfallen, die für
die kritische Last erforderlich sind.
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Die
vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, einen oder mehrere
der Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren
zur Steuerung eines Wechselstromsignals vorgesehen, welches zu einer
Last geliefert wird und selektiv zu einem Anwendungsgitter bzw.
Anwendungsnetz geliefert wird. Ansprechend auf einen Fehler in dem
Anwendungsnetz weist das Verfahren die Entkoppelung des Wechselstromsignals
von dem Anwendungsnetz auf, und bestimmt, ob eine Spannung, die
mit dem Wechselstromsignal assoziiert ist, innerhalb eines erwünschten
Bandes bzw. Bereiches ist. Das Verfahren weist auch die Einstellung
der Spannung auf, die mit dem Wechselstromsignal assoziiert ist,
wenn das Wechselstromsignal außerhalb
des erwünschten Bandes
ist, weiter den Vergleich einer Größe eines Stroms, der mit dem
Wechselstromsignal assoziiert ist, mit einem erwünschten Stromwert, um dadurch ein
Vergleichsergebnis zu erhalten, und die Einstellung des Stroms,
der mit dem Wechselstromsignal assoziiert ist, ansprechend auf das
Vergleichsergebnis, wenn die mit dem Wechselstromsignal assoziierte
Spannung innerhalb des erwünschten
Bandes ist.
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In Übereinstimmung
mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Leistungssteuersystem
vorgesehen, welches eine Wechselstromsignalquelle aufweist, weiter
eine Schaltschaltung und eine Steuerschaltung. Die Wechselstromsignalquelle
ist mit einer Last gekoppelt und erzeugt ein Wechselstromsignal,
und die Schaltschaltung ist konfiguriert, um selektiv die Wechselstromsignalquelle
mit einem Anwendungsnetz zu koppeln. Die Steuerschaltung ist mit
der Wechselstromsignalquelle gekoppelt, so dass wenn eine Spannung,
die mit dem Wechselstromsignal assoziiert ist, außerhalb
eines erwünschten
Bandes ist, die Steuerschaltung die Schaltschaltung steuert, um
die Wechselstromsignalquelle von dem Anwendungsnetz zu entkoppeln,
und den Strom und die mit dem Wechselstromsignal assoziierte Spannung
einstellt.
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In Übereinstimmung
mit einem zusätzlichen Aspekt
der vorliegenden Offenbarung wird ein Leistungssteuersystem vorgesehen,
welches eine Inverterschaltung, eine Stromwandlerschaltung, eine Spannungswandlerschaltung,
eine Schaltschaltung, eine Impulserzeugungsschaltung und eine Steuerschaltung
aufweist. Die Inverterschaltung ist konfiguriert, um ein Gleichstromsignal
aufzunehmen und ein Wechselstromsignal zu einer Last zu liefern,
und die Stromwandlerschaltung ist konfiguriert, um das Wechselstromsignal
aufzunehmen und ein Stromabfühlsignal
ansprechend auf einen Strom auszugeben, der mit dem Wechselstromsignal
assoziiert ist. Die Spannungswandlerschaltung ist konfiguriert,
um das Wechselstromsignal aufzunehmen und ein Spannungsabfühlsignal
ansprechend auf eine Spannung auszugeben, die mit dem Wechselstromsignal assoziiert
ist. Zusätzlich
ist die Schaltschaltung konfiguriert, um selektiv das Wechselstromsignal
zu einem Anwendungsnetz zu liefern, und die Impulserzeugungsschaltung
ist konfiguriert, um ein Impulssignal ansprechend auf ein Anwendungswechselstromsignal
auszugeben, das in dem Anwendungsnetz vorhanden ist. Weiterhin ist
die Steuerschaltung konfiguriert, um das Stromabfühlsignal,
das Spannungsabfühlsignal
und das Impulssignal aufzunehmen und Steuersignale an die Inverterschaltung
ansprechend darauf auszugeben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die in dieser Beschreibung mit eingeschlossen sind
und einen Teil davon bilden, veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele
der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien
der Offenbarung.
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1 veranschaulicht
ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers in Übereinstimmung mit einem Aspekt
der vorliegenden Offenbarung;
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2 veranschaulicht
ein Schaltungsschema eines Teils des in 1 gezeigten
Leistungswandlers;
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3A u. 3B sind
Zeitsteuerdiagramme in Übereinstimmung
mit einem zusätzlichen
Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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4 veranschaulicht
ein Schaltungsschema eines zusätzlichen
Teils des in 1 gezeigten Leistungswandlers;
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5 veranschaulicht
ein Flussdiagramm in Übereinstimmung
mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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6A u. 6B veranschaulichen
Wellenformen und Zeitsteuerdiagramme jeweils gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Offenbarung;
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7A u. 7B veranschaulichen
zusätzliche
Wellenformen und Zeitsteuerdiagramme jeweils gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Offenbarung;
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8 veranschaulicht
eine weitere Wellenform in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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9 veranschaulicht
ein Impulssignal gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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10 veranschaulicht
eine Nachschautabelle in Übereinstimmung
mit einem zusätzlichen
Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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11 zeigt
eine Wellenformdarstellung gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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12 veranschaulicht
eine Wellenform in Übereinstimmung
mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung; und
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13 veranschaulicht
ein Flussdiagramm gemäß einem
zusätzlichen
Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte
Beschreibung
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Es
wird nun im Detail auf beispielhafte Ausführungsbeispiele der Offenbarung
Bezug genommen, wobei Beispiele davon in den beigefügten Zeichnungen
veranschaulicht sind. Wo immer es möglich ist werden die gleichen
Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen verwendet, um sich auf die
selben oder die gleichen Teile zu beziehen.
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht 1 einen
Leistungswandler 100, der eine Ausgangsgröße aus einer
Brennstoffzelle 10 aufnimmt. Die Brennstoffzelle 10 ist
typischerweise eine Backup- bzw. Notstrombrennstoffzelle zur Lieferung
von zusätzlicher
Leistung zu einem Anwendungsleistungsnetz 159 und einer
Last 153, und die Ausgabe zum Leistungswandler 100 ist
typischerweise ein Gleichstromsignal mit hohem Strom und niedriger
Spannung. Das Gleichstromsignal wird an eine Filterschaltung 20 angelegt,
die eine Kontaktvorrichtung 25 aufweist (siehe 2)
um selektiv die Brennstoffzellenausgabe zum Leistungswandler 100 zu liefern.
Die Filterschaltung 20 ist vorgesehen, um irgendwelche
Variationen der Ausgangsgröße der Brennstoffzelle 10 zu glätten.
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Eine
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 30 nimmt das gefilterte
Gleichstromsignal vom Filter 20 auf und wandelt das aufgenommene Niederspannungssignal
in ein Gleichstromsignal mit höherer
Spannung um. Die Größe oder
der Pegel der Spannung, die aus der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 30 ausgegeben
wurde, entspricht einer Amplitude des Wechselstromsignals, das aus
dem Leistungswandler 100 ausgegeben wurde, und kann ansprechend
auf Steuersignale gesteuert werden, die aus der Steuerschaltung 50 ausgegeben
wurden, wie genauer unten besprochen wird. Die Steuerschaltung 50 kann
einen Mikroprozessor, einen Digitalsignalprozessor (DSP) oder irgendeine
andere geeignete Kombination aus Komponenten und/oder Programmen
aufweisen.
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Die
Inverterschaltung 40 nimmt das Wechselstromsignal auf,
das aus der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 30 ausgegeben
wurde, und gibt ein Wechselstromsignal ansprechend darauf aus. Das
Wechselstromsignal kann drei Phasen haben, so dass drei getrennte
Wechselstromsignale oder Wechselstromphasensignale jeweils auf den Leitungen 40-1, 40-2 und 40-3 ausgegeben
werden. Die Wechselstromphasensignale werden dann zu einer Stromwandlerschaltung 163 geliefert,
die ein oder mehrere Stromabfühlsignale
auf der Leitung 169 ausgibt, und zwar ansprechend auf einen
Strom, der mit einem oder mehreren der Wechselstromphasensignale
assoziiert ist.
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Jede
der Leitungen 40-1 bis 40-3 läuft durch den Stromwandler 163,
um die Drei-Phasen-Leistungsflussinduktorschaltung 60 zu
speisen, die einen Induktor bzw. eine Spule aufweist (siehe Induktoren 60-1, 60-2, 60-3 in 4),
der mit jedem Wechselstromphasensignal assoziiert ist. Jeder der
Induktoren (Spulen) 60-1, 60-2 und 60-3 bildet
auch einen Teil einer dreiphasigen Ausgangsfilterkondensatorschaltung 70,
die konfiguriert ist, um Verzerrungen in den Wechselstromphasensignalen
zu glätten
und zu entfernen. Die Wechselstromphasensignale werden dann zu einer
Last 153 auf den jeweiligen Lei tungen 165-1, 165-2 und 165-3 über die
Spannungswandlerschaltung 151 geliefert. Die Last 153 kann
eine kritische Last sein, die eine Anordnung von Computern oder
andere empfindliche elektronische Ausrüstungsgegenstände aufweist,
oder kann ein Bürogebäude sein,
welches eine zuverlässige
Leistungsquelle benötigt.
Zusammen können
die Inverterschaltung 40, die dreiphasige Leistungsflussinduktorschaltung 60 und
die dreiphasige Ausgangsfilterkondensatorschaltung 70 eine
Wechselstromsignalquelle bilden.
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Die
Spannungswandlerschaltung 151 gibt ein Spannungsabfühlsignal
auf der Leitung 167 ansprechend auf eine Spannung aus,
die mit einem oder mehreren der Wechselstromphasensignale assoziiert
ist, und liefert auch die Wechselstromphasensignale an eine Schaltschaltung
oder Kontaktvorrichtung 155 auf entsprechenden Leitungen 161-1, 161-2 und 161-3.
Die Wechselstromphasensignale werden weiter zu der Spannungswandlerschaltung 157 geleitet
und dann zu dem Anwendungsleistungsnetz 159. Die Spannungswandlerschaltung 157 liefert
auch ein Spannungsabfühlsignal
ansprechend auf eine Spannung, die mit einem oder mehreren der Wechselstromphasensignale
assoziiert ist, die auf den Leitungen 161-1, 161-2 und 161-3 vorhanden
sind. Die Impulssignalerzeugungsschaltung 80 nimmt das
Spannungsabfühlsignal über die
Leitung 171 vom Spannungswandler 157 auf und gibt
ein Impulssignal (das später
unten genauer besprochen wird) an die Steuerschaltung 50 aus.
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Ansprechend
auf Signale, die auf den Leitungen 167 und 169 geführt werden,
genauso wie ansprechend auf das Impulssignal, das aus der Impulserzeugungsschaltung 80 ausgegeben
wurde, gibt eine Steuerschaltung 50 Steuersignale an die
Inverterschaltung 40 aus. Die Steuerschaltung 50 öffnet und
schließt
auch die Kontaktvorrichtung 155 ansprechend auf einen Fehler,
der in dem Anwendungsnetz 159 vorhanden ist, wie von dem
Spannungswandler 157 detektiert.
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2 veranschaulicht
Teile des Leistungswandlers 100 genauer. Der Leistungswandler 100 weist
einen Eingangsabschnitt 19 auf, der Anschlüsse 32 und 34 aufweist,
an denen die Eingangsbrennstoffzellengleichstromspannung angelegt
wird. Der Eingangsabschnitt 19 weist eine Kontaktvorrichtung 25 auf,
die parallel mit einer Diode 27 und einem Vorladungswiderstand 28 verbunden
ist. Eine zusätzliche
Diode 29 ist angeschlossen, um elektrisch den Anschluss 32 vom
Anschluss 34 zu isolieren. Wenn die Brennstoffzellengleichstromspannung
anfänglich an
den Anschlüssen 32 und 34 angelegt
wird, bleibt die Kontaktvorrichtung 25 offen, um Komponenten
in dem Leistungswandler 100 vor möglichen Stromwellen zu schützen. Entsprechend
lädt ein
Kondensator 18 durch den Vorladungswiderstand 28 mit
einer RC-Zeitkonstante
(RC = Widerstand-Kondensator) im Wesentlichen gleich dem Produkt
des Widerstandes (R) des Widerstandes 28 und der Kapazität (C) des
Kondensators 18. Sobald die Spannung am Kondensator 18 einen
vorbestimmten Schwellenwert erreicht, beispielsweise 50V, schließt die Kontaktvorrichtung 25,
wobei somit der Widerstand 28 umgangen wird, so dass der
Kondensator 18 weiter auf die volle Brennstoffzellengleichstromeingangsspannung auflädt, jedoch
mit einer Zeitkonstante basierend auf der Kapazität eines
Filterkondensators 22, dem Brennstoffzellenausgangswiderstand
und den parasitären
Leitungs- und Verbindungswiderständen.
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Je
höher die
vorbestimmte Schwellenspannung ist, desto mehr Zeit ist erforderlich,
bevor die Kontaktvorrichtung 25 schließt. Jedoch ist weniger Strom
erforderlich, um vollständig
den Kondensator 18 aufzuladen, sobald die Schwefle erreicht
wurde. Zusätzlich
wird eine Spitzenstromwelle während
einer solchen Aufladung verringert.
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Um
den Leistungswandler 100 von der Brennstoffzelle 10 zu
trennen, wird die Kontaktvorrichtung 25 geöffnet, und
die Diode 27 wirkt als ein Kurzschluss über den Widerstand 28,
wodurch die Zeit verringert wird, die erforderlich ist, um den Kondensator 18 aufzuladen.
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Wenn
die Kontaktvorrichtung 25 geschlossen ist, wird jedoch
die volle Brennstoffzellengleichspannung an die Filterschaltung 20 angelegt,
die einen Induktor bzw. eine Spule 21 und den Kondensator 22 aufweist.
Die Filterschaltung 20 ist vorgesehen, um im Wesentlichen
Variationen der Brennstoffzellen gleichstromspannung zu eliminieren,
so dass ein im Wesentlichen geglättetes
Gleichstromspannungssignal an die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 30 angelegt
wird.
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Die
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 30 weist Transistoren 36 und 38 auf,
die in einer herkömmlichen "Push-Pull-Konfiguration" mit dem Wandlerschaltungsteil 125 konfiguriert
sind. Dioden 31 und 132 sind parallel mit den
Transistoren 36 und 38 verbunden, um einen ordnungsgemäßen Stromfluss
zum Wandler 125 sicherzustellen. Typischerweise legt die
Steuerschaltung 50 Steuersignale an den Gates 33 und 35 der
Transistoren 36 bzw. 38 an, so dass einer dieser
Transistoren leitend gemacht wird, während der andere ausgeschaltet
wird. Wenn somit beispielsweise ein relativ hohes Steuersignal an
das Gate 33 angelegt wird, wird der Transistor 36 eingeschaltet,
während
ein niedriges Steuersignal den Transistor 38 ausschaltet.
Als eine Folge fließt Strom
herunter (in 2) durch die Primärwicklungen
des Transformators bzw. Wandlers 125, und eine positive
Spannung wird aus dem Transformator 125 ausgegeben. Wenn
die Transistoren 36 und 38 aus- bzw. angeschaltet
werden, fließt
jedoch Strom durch die Transformatorwicklungen in einer entgegengesetzten
Richtung, wodurch eine negative Spannungsausgabe aus dem Transformator 125 erzeugt wird.
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Die
Brückenschaltung 42 ist
mit dem Transformator 125 gekoppelt und weist Dioden 42-1, 42-2, 42-3 und 42-4 auf,
um die Ausgangsgröße der Transformatorschaltung 125 in
bekannter Weise gleichzurichten. Der Filter 44, der den
Induktor bzw. die Spule 44-1 und den Kondensator 44-2 aufweist,
ist weiter vorgesehen, um eine im Wesentlichen konstante Gleichstromspannung
an dem Kondensator 44-2 auszugeben, und zwar durch Mittelwertbildung
von gepulsten Spannungen, die an den Punkten 101 und 102 der
Brückenschaltung 42 erzeugt
werden. Typischerweise hält
die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 30 einen
Leiter oder eine Schiene 107 auf einem positiven Potential
+VDC und ein Leiter oder eine Schiene 109 wird auf einem
Minuspotential –VDC
gehalten. Der Betrieb der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 30 wird
als nächstes
mit Bezug auf die 3A und 3B be schrieben,
die beispielhafte Zeitsteuerdiagramme der Signale VGATE33, VGATE35,
VRECT und V0 sind. VGATE33 und VGATE35 entsprechen Steuersignalen,
die jeweils an den Gates 33 und 35 angelegt sind.
VRECT ist die Spannung, die an den Punkten 101 und 102 der
Brückenschaltung 42 ausgegeben wird,
und V0 ist die Spannung am Kondensator 44-2, d.h. die Spannung,
die als eine Eingabe in die Inverterschaltung 40 angelegt
wird.
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In 3A ist
VGATE33 während
der Zeitperiode T1 relativ niedrig, während VGATE35 auf einem relativ
hohen Potential ist. In der Zeitperiode T2 ist jedoch VGATE35 niedrig,
während
VGATE33 hoch ist. Somit ist im Wesentlichen immer während der
Zeitperiode T1 oder der Zeitperiode T2 entweder VGATE33 oder VGATE35
auf einem hohen Niveau, und die Steuersignale VGATE33 und VGATE35
haben einen Lastzyklus von 100%. Als eine Folge fließt Strom durch
die Wicklungen des Transformators 125 während der Zeitperiode T1 in
einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung während der
Zeitperiode T2 und VRECT ist auf einer relativ hohen Spannung für im Wesentlichen
beide Zeitperioden T1 und T2. Der Filter 44 mittelt VRECT
während
der Zeitperioden T1 und T2, so dass die resultierende Ausgangsspannung
ein maximaler Wert V0 ist.
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In 10B ist VGATE35 nur für ungefähr die Hälfte der Dauer der Zeitperiode
T1 hoch, und VGATE33 ist für
im Wesentlichen die Hälfte
der Zeitperiode T2 hoch. Entsprechend haben VGATE35 und VGATE33
einen 50%igen Lastzyklus in diesem Fall, und VRECT ist eine relativ
hohe Spannung für
die Hälfte
der Zeitperioden T1 und T2. Als eine Folge ist die Spannung, die
an dem Eingang zum Inverter 40 angelegt wird, wenn sie
vom Filter 44 gemittelt wird, ½V0 oder die Hälfte von
dem, was mit dem 100%igen Lastzyklus assoziiert ist, wie oben besprochen.
Entsprechend kann beispielsweise durch Einstellung des Lastzyklus
der Steuersignale, die an die Gates 33 und 35 angelegt
werden, der Spannungspegel verändert
werden, der an die Inverterschaltung 40 angelegt wird.
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Wiederum
mit Bezug auf 2 wird als nächstes die Inverterschaltung 40 beschrieben.
Die Inverterschaltung 40 weist eine Vielzahl von Schaltelementen
auf, beispielsweise Transistoren 46, 50-3, 52, 54, 56, 58 und 60-7.
Dioden 46-1, 50-1, 52-1, 54-1, 57-1, 59-1 und 60-5 sind
jeweils mit dem Emitter und mit dem Kollektor von jedem der Transistoren 46, 50-3, 52, 54, 56, 58 und 60-7 gekoppelt.
Die Diode 46-1 liefert beispielsweise einen Strompfad alternativ
zu einem Pfad durch den Transistor 46 in dem Fall, dass
Strom nicht durch den Transistor 46 fließt, auch
wenn der Transistor angeschaltet ist. Die Dioden 50-1, 52-1, 54-1, 57-1, 59-1 und 60-5 liefern
genauso alternative Strompfade, die die Transistoren 50-3 bzw. 52 bzw. 54 bzw. 56 bzw. 58 bzw. 60-7 überbrücken. Die
Diode 48-2 ist vorgesehen, um einen Pfad mit niedrigem
Widerstand parallel zum Widerstand 48-1 in dem Fall zu
liefern, dass das Potential an der Schiene 109 höher ist
als das Potential an einem Punkt zwischen dem Widerstand 48-1 und
dem Transistor 46.
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Der
Transistor 46 und der Widerstand 48-1 und die
Diode 48-2 bilden einen Schenkel der Inverterschaltung 40,
um den "Widerstandsnetzbetriebszustand" der Inverterschaltung 40 zu
erleichtern. Im Widerstandsnetzbetriebszustand kann eine Gleichstromspannung
aus einer Verbindung zwischen dem Transistor 46 und dem
Widerstand 48-1 ausgegeben werden. Die Widerstandsnetz-Gleichstromspannung kann
verwendet werden, um unabhängig
die Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung 30 und den
Betrieb der Umwandlungsschaltung 100 als eine Gleichstromleistungsquelle
zu testen, wie beispielsweise wenn man die Haltbarkeit der Brennstoffzelle bewertet.
Alternativ kann der Widerstandsnetzbetriebszustand eingesetzt werden,
wenn keine Anwendungsverbindung verfügbar ist.
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Während des
Widerstandsnetzbetriebszustandes werden Steuersignale, die aus der
Steuerschaltung 50 ausgegeben werden, zu den Basen 51, 53, 55, 57, 59 und 61 der
Transistoren 50-3 bzw. 52 bzw. 54 bzw. 56 bzw. 58 bzw. 60-7 geliefert,
um jeden dieser Transistoren auszuschalten und nicht leitend zu
machen. Ein relativ hohes Potential wird zur Basis 105 geliefert,
um den Transistor 46 anzuschalten. Strom fließt daher
durch den Transistor 46 und den Widerstand 48-1 zur
negativen (–)Vdc-Rail 109.
Der Spannungsabfall am Widerstand 48-1 kann dann zu Bewertungszwecken
gemessen werden, wie beispielsweise oben erwähnt.
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Alternativ
kann der Inverter 40 in einem "Anwendung-Interaktiv-Betriebszustand" arbeiten, in dem die Steuersignale,
die aus der Steuerschaltung ausgegeben werden, verwendet werden,
um jede der Basen 51, 53, 55, 59 und 61 anzutreiben,
während der
Transistor 46 ausgeschaltet und nicht leitend ist. Die
Transistoren 50-3 und 56 bilden einen Schenkel der
Inverterschaltung 40, der mit der Leitung 40-1 gekoppelt
ist, und werden durch das Anlegen von geeigneten Steuersignalen
an den Basen 51 bzw. 57 gesteuert. Die Transistoren 50-3 und 56 sind
konfiguriert, um variierende Strommengen zur Leitung 40-1 zu
liefern, so dass ein Wechselstrom/Spannungssignal auf der Leitung 40-1 ausgegeben
wird, wie genauer unten besprochen. Die Steuersignale werden aus
der Steuerschaltung 50 ausgegeben, um eine Phase eines
Drei-Phasen-Wechselstromsignals auf der Leitung 40-1 zu
erzeugen. In ähnlicher
Weise bilden die Transistoren 52 und 58 einen
zweiten Schenkel zur Ausgabe eines zweiphasigen Signals des Wechselstromsignals
auf der Leitung 40-2 ansprechend auf weitere Steuersignale,
die an den Basen 53 bzw. 59 angelegt werden, und
die Transistoren 54 und 60-7 bilden einen dritten
Schenkel der Inverterschaltung 40 zur Ausgabe der dritten
Phase auf der Leitung 40-3 in Übereinstimmung mit zusätzlichen Steuersignalen,
die an entsprechende Basen 55 und 61 angelegt
werden. Jede der Leitungen 40-1, 40-2 und 40-3 liefert
ein entsprechendes Wechselstromphasensignal an eine bekannte Stromwandlerschaltung 163,
die ein Stromabfühlsignal
zur Steuerschaltung 50 auf der Leitung 169 ausgibt.
Das Stromabfühlsignal
wird ansprechend auf einen Strom ausgegeben, der mit einem oder
mehreren Wechselstromphasensignalen assoziiert ist, die auf den
Leitungen 40-1, 40-2, 40-3 vorhanden
sind.
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Wie
in 4 zu sehen, läuft
jede Leitung 40-1, 40-2 und 40-3 durch
die Stromwandlerschaltung 163 und ist mit einem entsprechenden
Induktor der Induktoren 60-1, 60-2 und 60-3 gekoppelt.
Jeder Induktor dient dazu, einen Leistungsfluss zu regulieren, der
mit jedem Wechselstromphasensignal assoziiert ist, das von den Leitungen 40-1, 40-2 und 40-3 geführt wird.
Zusätzlich
bilden die Induktoren 60-1, 60-2 und 60-3 Teile
von Filterschaltungen 70-1, 70-2 und 70-3.
Wie weiter in 4 gezeigt, weist jede Filterschaltung
weiter Kondensatoren und einen Widerstand auf. Beispielsweise weist
die Filterschaltung 70-1 die Kondensatoren 72 und 81 auf,
die Filterschaltung 70-2 weist Kondensatoren 76 und 82 auf, und
die Filterschaltung 70-3 weist Kondensatoren 78 und 83 auf.
Zusätzlich
weisen die Filterschaltungen 70-1, 70-2 und 70-3 jeweilige
Widerstände 74, 78 und 80-1 auf.
Die Filterschaltungen 70-1, 70-2 und 70-3 sind
konfiguriert, um eine im Wesentlichen verzerrungsfreie Wechselstromwellenform
an die Last 153 über
die Spannungswandlerschaltung 151 auszugeben.
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Der
Betrieb des Leistungswandlers 100 wird als nächstes mit
Bezug auf das in 5 gezeigte Flussdiagramm 500 beschrieben.
Im Schritt 510 wird eine Spannung, die mit einem Wechselstromsignal oder
einem Wechselstromphasensignal assoziiert ist, dass beispielsweise
auf der Leitung 40-1 vorhanden ist, durch die Spannungswandlerschaltung 151 abgefühlt, und
das daraus resultierende Spannungsabfühlsignal wird auf der Leitung 167 zur
Steuerschaltung 50 geliefert. Im Schritt 520 bestimmt
die Steuerschaltung 50 basierend auf dem aufgenommenen
Spannungsabfühlsignal,
ob die Wechselstromspannung innerhalb eines erwünschten Bandes 610 um
eine bevorzugte Spannungswellenform 620 ist, die typischerweise
der Anwendungswechselstromspannung entspricht (siehe 6A).
Das erwünschte
Band 610 stellt einen Bereich von akzeptablen Spannungen
dar, die sicher an der Last 153 angelegt werden können und
deren Betrieb aufrecht erhalten. Bei einem Beispiel ist der Bereich
von Spannungswerten innerhalb von ±5% der Wechselstromanwendungsspannung.
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Im
Fall eines Fehlers liefert das Anwendungsleistungsnetz 159 nicht
eine Wechselstromspannung an die Last 153. Viel mehr werden
sowohl Wechselstrom als auch Wechselstromspannung zur Last 153 auf
den Leitungen 165-1 bis 165-3 vom Leistungswandler 100 geliefert.
Da die auf diesen Leitungen vorhandene Spannung nicht geregelt oder gesteuert
wird, wird die Spannung wahrscheinlich entweder das erwünschte Band 610 von
Spannungen überschreiten
oder unter dieses abfallen, welches für die Last 153 geeignet
ist. Basierend auf dem Abfühlsignal,
das von der Spannungswandlerschaltung 151 empfangen wird,
bestimmt die Steuerschaltung 50, dass die Wechselstromsignalspannung
außerhalb
des erwünschten
Bandes 610 ist, und arbeitet in einem Spannungssteuerbetriebszustand,
um die Spannung einzustellen, die auf den Leitungen 40-1, 40-2 und 40-3 vorhanden
ist. Zusätzlich
liefert die Steuerschaltung 50 ein Steuersignal, um die
Kontaktvorrichtung 155 zu öffnen, wodurch die Inverterschaltung 40 und
die Wechselstromsignale, die auf den Leitungen 40-1, 40-2 und 40-3 vorhanden
sind, von dem Anwendungsleistungsnetz 159 entkoppelt werden.
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Die
Spannungseinstellung im Schritt 530 wird als nächstes mit
Bezug auf die 6A, 6B und
auf 2 beschrieben. In 6A ist
die Spannung, die mit dem Wechselstromsignalausgang vom Inverter 40 beispielsweise
auf der Leitung 40-1 assoziiert ist, die Wechselstromsignalspannung 614.
In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Wechselstromsignalspannung 614 so
gesteuert, dass sie innerhalb eines erwünschten Bandes 610 liegt,
welches durch gestrichelte Linien 616 und 618 um
die bevorzugte Spannungswellenform 620 eingegrenzt ist.
Wenn die Wechselstromsignalspannung 614 unter das erwünschte Band 610 beispielsweise
beim Punkt 612 abfällt, stellt
entsprechend die Steuerschaltung 50 das Steuersignal 625,
welches zur Basis 51 (siehe 2, 6B)
geliefert wird, auf einen relativ hohen Wert (V+), um den Transistor 50-3 anzuschalten,
und stellt das Steuersignal 630, das an die Basis 57 angelegt wird,
auf einen relativ niedrigen Wert (beispielsweise 0V), um den Transistor 56 auszuschalten.
Der Transistor 50-3 wird somit leitend gemacht während der Transistor 56 abgeschaltet
wird, und da beide Transistoren mit der Leitung 40-1 gekoppelt
sind, wird das Potential auf der Leitung 40-1, und somit
die Wechselstromsignalspannung 614, auf das Potential der Schiene 107 heraufgezogen.
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Wie
weiter in 6A gezeigt, steigt die Wechselstromsignalspannung 614 während des
Zeitintervalls 640 in dem erwünschten Band 610 und kann
sogar das erwünschte
Band 610 beim Punkt 635 überschreiten. Wenn dies auftritt,
stellt die Steuerschaltung 50 das Steuersignal 625,
das an die Basis 51 geliefert wird, auf einen niedrigen
Wert (0V) in 6B und setzt das Steuersignal 630,
das an die Basis 57 ausgegeben wird, auf einen hohen Wert (+V).
Als eine Folge wird der Transistor 56 angeschaltet, und
der Transistor 50-3 wird ausgeschaltet, wodurch die Spannung
auf der Leitung 40-1 herunter auf das niedrigere Potential
der Schiene 109 während
des Zeitintervalls 645 gezogen wird. Am Punkt 650 ist
jedoch die Wechselstromsignalspannung 614 wieder unter
dem erwünschten
Band 610 und wird gesteigert durch Einstellen der Steuersignale 625 und 630 in
einer ähnlichen
Weise, wie oben beschrieben.
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Somit
wird die Wechselstromsignalspannung 614 weiter durch Spannungshysteresesteuerung
eingestellt und zwar durch entsprechende Einstellung der Steuersignale 625 und 630,
um die Transistoren 50-3 und 56 einzuschalten
und auszuschalten. Die Wechselstromsignalspannung 614 wird
daher falls nötig
gesteigert oder verringert, um innerhalb des erwünschten Bandes 610 zu
sein.
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Wenn
die Wechselstromsignalspannung 614 innerhalb des erwünschten
Bandes 610 ist, schaltet die Steuerschaltung 50 in
einen Stromsteuerbetriebszustand, in dem der Strom, der mit den
Wechselstromsignalen assoziiert ist, die von der Inverterschaltung 40 auf
den Leitungen 40-1 bis 40-3 ausgegeben wird, eingestellt
wird, so dass er im Wesentlichen gleich einem erwünschten
Strom ist. Die Steuerschaltung 50 bleibt in dem Stromsteuerbetriebszustand
auch in Abwesenheit einer Verbindung zum Anwendungsleistungsnetz 159,
solange die Wechselstromsignalspannung 614 innerhalb des
erwünschten
Bandes 610 bleibt. Durch Steuerung von sowohl dem Strom
als auch der Spannung, während der
Leistungswandler 100 von dem Anwendungsleistungsnetz 159 getrennt
ist, wird ein glatteres und stabileres Wechselstromsignal an die
Last 153 ausgegeben, und zwar im Vergleich zu entweder
einer Spannungs- oder einer Stromsteuerung alleine. Wenn der Leistungswandler 100 mit
dem Anwendungsleistungsnetz 159 verbunden ist, bleibt jedoch der
Leistungswandler 100 im Stromsteuerbetriebszustand und
der Wechselstromsignalstrom kann optional mit der Anwendungswechselstromspannung
synchronisiert sein.
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Mit
Bezug auf 5 wird, wenn die Wechselstromsignalspannung 614 innerhalb
des erwünschten
Bandes 610 ist, der Strom, der mit dem Wechselstromsignal
auf der Leitung 40-1 assoziiert ist, d.h. der Wechselstromsignalstrom,
durch die Stromwandlerschaltung 163 abgefühlt, und
ein Stromabfühlsignal,
das mit dem Wechselstromsignalstrom assoziiert ist, wird zur Steuerschaltung 50 auf
der Leitung 169 geliefert. Die Größe des abgefühlten Stroms
wird durch die Steuerschaltung 50 basierend auf dem Stromabfühlsignal
bestimmt und mit einem erwünschten
Stromwert verglichen (Schritt 550), um ein Vergleichsergebnis
zu erhalten. Basierend auf dem Vergleichsergebnis wird der Wechselstromsignalstrom
eingestellt (Schritt 560). Sobald der Wechselstromsignalstrom
eingestellt ist, kehrt die Steuerschaltung 50 zurück zum Schritt 510 und
der obige Prozess wird wiederholt.
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Eine
Wechselstromsignalstromeinstellung durch "Stromhysterese" wird als nächstes mit Bezug auf die 2, 7A, 7B beschrieben.
In 7A ist der Strom, der mit dem Wechselstromsignal
assoziiert ist, das aus dem Inverter 40 beispielsweise
auf der Leitung 40-1 ausgegeben wird, der Wechselstromsignalstrom 720.
In Übereinstimmung mit
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird der Wechselstromsignalstrom 720 gesteuert,
so dass er im Wesentlichen gleich einer erwünschten Wechselstromsignalstromwellenform 710 ist,
die typischerweise mit dem Anwendungswechselstromsignal assoziiert
ist. Wenn der Wechselstromsignalstrom über die erwünschte Wechselstromsignalstromwellenform 710 beispielsweise
am Punkt 733 ansteigt, vergleicht entsprechend die Steuerschaltung 50 die
augenblickliche Größe des Wechselstromsignalstroms 720 während des
Zeitintervalls 745 mit der erwünschten Wechselstromsignalstromwellenform 710 für dieses
Zeitintervall. Basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs stellt
die Steuerschaltung 50 das Steuersignal 625, das
an die Basis 51 geliefert wird (siehe 2, 7B),
auf einen relativ niedrigen Wert (0V), um den Transistor 50-3 auszuschalten,
und stellt das Steuersignal 630, das an die Basis 57 angelegt
wird, auf einen relativ hohen Wert (beispielsweise +V), um den Transistor 56 einzuschalten.
Der Transistor 50-3 ist somit ausgeschaltet, während der
Transistor 56 leitend gemacht wird, und da beide Transistoren
mit der Leitung 40-1 gekoppelt sind, wird das Potential
auf der Leitung 40-1, und somit der Wechselstromsignalstrom
herunter auf das Potential der Schiene 109 gezogen.
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Wie
weiter in 7A gezeigt, sinkt der Wechselstromsignalstrom 720 daher
während
des Zeitintervalls 745 unter die erwünschte Wechselstromsignalstromwellenform 710 am
Punkt 735. Die Steuerschaltung 50 stellt somit
das Steuersignal 625, das an die Basis 51 geliefert
wird, auf einen hohen Wert (+V) in 7B und
stellt das Steuersignal 630, das an die Basis 57 ausgegeben
wird, auf einen niedrigen Wert (0V). Als eine Folge wird der Transistor 50-3 angeschaltet,
und der Transistor 56 wird ausgeschaltet, wodurch die Spannung
auf der Leitung 40-1 nach oben auf das höhere Potential
der Schiene 107 während
des Zeitintervalls 747 gezogen wird. Am Punkt 740 ist
jedoch der Wechselstromsignalstrom 720 wieder über der
erwünschten
Wechselstromsignalstromwellenform 710 und wird daher durch
Einstellung der Steuersignale 625 und 630 in ähnlicher Weise,
wie oben beschrieben, verringert.
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Somit
wird die augenblickliche Größe des Wechselstromsignalstroms 720 kontinuierlich
mit entsprechenden Werten der erwünschten Wechselstromsignalstromwellenform 710 verglichen,
die im Speicher 181 der Steuerschaltung 50 gespeichert
ist (siehe 2). Basierend auf den Ergebnissen
dieser Vergleiche stellt die Steuerschaltung 50 in geeigneter Weise
die Steuersignale 625 und 630 ein, um die Transistoren 50-3 und 56 einzuschalten
und auszuschalten, wodurch der Wechselstromsignalstrom 720 vergrößert oder
verringert wird, falls nötig,
um im Wesentlichen gleich der erwünschten Wechselstromsignalstromwellenform 710 zu
sein.
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Sobald
der Fehler im Anwendungsleistungsnetz 159 korrigiert ist,
fühlt der
Spannungswandler 157 die Anwesenheit des Anwendungswechselstromsig nals
in dem Anwendungsleistungsnetz 159 ab und liefert ein entsprechendes
Signal an die Steuerschaltung 50. Die Steuerschaltung 50 wiederum gibt
ein Kontaktvorrichtungssteuersignal aus, um die Kontaktvorrichtung 155 zu
schließen,
um dadurch die Inverterschaltung 40 und das Wechselstromsignal, das
auf den Leitungen 40-1 bis 40-3 ausgegeben wird,
an das Anwendungsleistungsnetz 159 zu koppeln. Der Leistungswandler 100 tritt
somit in einen normalen Betriebszustand ein, in dem der Strom, jedoch
nicht die Spannung eingestellt und gesteuert wird. Der Leistungswandler 100 kehrt
nicht zu dem Spannungssteuerbetriebszustand zurück, außer wenn die Wechselstromsignalspannung 614 aus dem
erwünschten
Band 610 fällt.
Während
des normalen Betriebes wird zusätzlich
der Wechselstromsignalstrom 720 optional mit der Anwendungswechselstromspannung 730 synchronisiert,
wie genauer unten mit Bezugnahme auf die 8–11 besprochen.
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8 veranschaulicht
die Wechselstromanwendungsspannung 730, die durch den Spannungswandler 157 abgefühlt wird.
Die Anwendungswechselstromsignalspannung 730 ist eine im
Wesentlichen sinusförmige
Spannungswellenform, wie allgemein klar ist, und hat eine augenblickliche
Spannung, die sich mit der Zeit verändert. An den Punkten 815 und 820,
den positiven "Nulldurchgängen" wechselt die augenblickliche
Spannung der Anwendungswechselstromsignalspannung 730 von
einem negativen Wert auf einen positiven Wert. Eine Impulserzeugungsschaltung 80 fühlt diese
Nulldurchgänge
der Anwendungswechselstromsignalspannung 730 ab und gibt
typischerweise einen Impuls (siehe Impulssignal 910 in 9)
ansprechend auf jeden aus. Die Impulse werden zur Steuerschaltung 50 gespeist,
die einen "Anfangspunkt" einer intern erzeugten
Sinuswellenform 1100 (siehe 11) und
einen entsprechenden "Startstrom" des Wechselstromsignalstroms 720 mit
jedem Impuls assoziiert wodurch der Wechselstromsignalstrom 720 mit
dem Nulldurchgang der Wechselstromanwendungsspannung synchronisiert
wird.
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Genauer
gesagt wird die Sinuswellenformdarstellung 1100 (siehe 11)
aus Informationen erzeugt, die in einem Speicher gespeichert sind,
wie beispielsweise in einer Nachschautabelle (Kennfeld) 1000 in
der Steuerschaltung 50, wie in 10 gezeigt.
In dem vorliegenden Beispiel weist die Tabelle 1000 Zeilen 1010-1 bis 1010-N auf,
wobei jede einen Zeitwert in Schritten von 50μs speichert und eine entsprechende
Zeitfunktion, wie beispielsweise den Sinusfunktionswert f(t), wobei
f(t) gleich sin(2πft)
ist. Die Steuerschaltung 50 ist konfiguriert, um sequentiell
jeden Sinusfunktionswert in Intervallen von 50μs auszulesen, wie beispielsweise
von den Pfeilen 1115 in 10 gezeigt.
Sobald die letzte Zeile der Tabelle 1000 erreicht wurde,
geht die Steuerschaltung 50 zurück zur ersten Zeile 1010-1 oder
in diesem Fall zu dem Startpunkt (Pfeil 1025), und liest
sequentiell die restlichen Sinusfunktionswerte aus, wie zuvor. Als eine
Folge wird eine Serie von Punkten, die die Sinuswellenformdarstellung 1100 bildet,
erhalten, wie in 11 gezeigt, und die Wellenform
wird mit jedem Zyklus durch die Tabelle 1000 wiederholt.
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Als
weiteres Beispiel entspricht der Anfangspunkt der Sinuswellenformdarstellung 1100 der
Zeile, die den Auslesezyklus der Tabelle 1000 beginnt,
wie oben erwähnt.
In 11 kann der Anfangspunkt der Punkt 1110 sein,
bei dem spezielle Steuersignale zu den Transistoren der Inverterschaltung 40 geliefert werden,
um das Ausgangswechselstromsignal bei einem augenblicklichen Strom
entsprechend einer speziellen Anfangsspannung zu starten. Wie in 12 gezeigt
kann dieser Startstrom Null sein (1210), von wo der Rest
des Wechselstromsignalstroms 720 in der Zeit voranschreitet,
d.h. das Wechselstromsignal 720 entspricht einer Zeitfunktion,
die in diesem Fall im Wesentlichen sinusförmig ist. Andere Anfangspunkte
und Anfangsströme
können
jedoch von der Steuerschaltung 50 eingestellt werden. Beispielsweise
kann der Anfangspunkt auf einen anderen Punkt 1120 auf
der Sinuswellenformdarstellung 1100 eingestellt sein, der
mit einer anderen Zeile in der Tabelle 1000 assoziiert
ist, um dadurch einen anderen Anfangsstrompunkt 1220 in 12 zu
erhalten. In diesem Fall liest wiederum die Steuerschaltung 50 sequentiell
Sinusfunktionswerte aus der Tabelle 1000, beginnt jedoch
jeden Auslesezyklus vom neuen Anfangspunkt. Entsprechend kann durch
Veränderung
des Anfangspunktes des Auslesezyklus der Tabelle 1000 ein
erwünschter
Anfangsstrom des Wechselstromsignalstroms 720 so eingestellt
werden, dass er mit jedem Impulsausgang aus der Impulssignalerzeugungsschaltung 80 zusam menfällt, und
somit mit dem Nulldurchgang der Wechselstromanwendungsspannung 730 synchronisiert
wird.
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Das
Verfahren zur Synchronisierung des Wechselstromsignalstroms 720 mit
der Wechselstromanwendungsspannung 730 wird als nächstes in Verbindung
mit dem Flussdiagramm 1300 beschrieben, das in 13 gezeigt
ist. Im Schritt 1310 wird die Wechselstromanwendungsspannung 730 durch die
Spannungswandlerschaltung 157 abgefühlt und ein Spannungsabfühlsignal
wird zu der Impulssignalerzeugungsschaltung 80 auf der
Leitung 171 geliefert (siehe 2). Ein
Impulssignal 910 (siehe 9) wird
dann durch die Impulserzeugungsschaltung 80 ansprechend
auf jeden positiven Nulldurchgang der Wechselstromanwendungsspannung 730 erzeugt
(Schritt 1320). Das Impulssignal 910 wird zur Steuerschaltung 50 geliefert,
die den Anfangspunkt der Sinuswellenformdarstellung 1100 und
den Auslesezyklus aus der Tabelle 1000 einstellt, um mit
dem Nulldurchgang des Anwendungswechselstromsignals zusammenzufallen
(Schritt 1330).
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Entsprechend
wird der Auslesezyklus aus der Tabelle 1000 so eingestellt,
dass er bei einem Anfangspunkt beginnt, der Steuersignale erzeugt,
die einem Inverterausgangsstrom von Null entsprechen (Schritt 1340).
Die Steuersignale werden zu den Basen von Transistoren in der Inverterschaltung 40 geliefert
(Schritt 1350), die wiederum einen Anfangsstrom von Null
erzeugen, und zwar entsprechend dem Anfangspunkt, der in der Tabelle 1000 gespeichert
ist (Schritt 1360). Als eine Folge wird der augenblickliche
Strom des Wechselstromsignals auf einen Anfangsstrom von Null bei
jedem positiven Nulldurchgang der Wechselstromanwendungsspannung 730 eingestellt
oder gesetzt, kann jedoch auch auf andere Anfangspunkte und entsprechende
Anfangsspannungen gesetzt werden. Entsprechend wird der Wechselstromsignalstrom,
der aus der Inverterschaltung 40 ausgegeben wird, danach
mit der Wechselstromanwendungsspannung 730 synchronisiert.
Obwohl die augenblickliche Spannung, wie oben erwähnt, ansprechend
auf die Impulse, die aus der Impulserzeugungsschaltung 80 ausgegeben
werden gesteuert oder ein gestellt werden können, können die Impulse verwendet
werden, um andere Parameter einzustellen, die mit dem Wechselstromsignal
assoziiert sind.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Offenbarung ist ein Leistungswandler zum Liefern
von Notstromleistung mit einer Last und einem Anwendungsleistungsnetz
gekoppelt. Während
des normalen Betriebes wird der Strom, der mit der Wechselstromausgabe
aus dem Leistungswandler assoziiert ist, mit einer Wechselstromanwendungsspannung synchronisiert
und der Leistungswandler ist in einem Stromsteuerbetriebszustand,
in dem der ausgegebene Strom überwacht
und gesteuert wird, jedoch nicht die Spannung. In dem Fall eines
Versagens des Anwendungsleistungsnetzes jedoch wird der Leistungswandler
von dem Anwendungsleistungsnetz entkoppelt und der Leistungswandler
tritt in einen Spannungssteuerbetriebszustand ein, in dem die Spannung,
die aus dem Leistungswandler ausgegeben wird, überwacht und gesteuert wird,
so dass sie innerhalb eines erwünschten
Bandes ist. Sobald die Spannung innerhalb des erwünschten
Bandes ist, kehrt der Leistungswandler zurück zum Stromsteuerbetriebszustand,
auch wenn der Leistungswandler von dem Anwendungsleistungsnetz entkoppelt bleibt.
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Obwohl
eine Synchronisation oben in Verbindung mit dem positiven Nulldurchgang
der Wechselstromanwendungsspannung 730 beschrieben wird, sei
bemerkt, dass der Wechselstromsignalstrom auf die "negativen Nulldurchgänge" synchronisiert werden
kann, wo die augenblickliche Wechselstromanwendungsspannung von
einem positiven Wert auf einen negativen Wert wechselt (beispielsweise
die Punkte 1510 und 1520 in 8).
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Obwohl
die vorliegende Offenbarung die Steuerung des Stroms und der Spannung
eines Wechselstromsignals offenbart, welches auf der Leitung 40-1 vorhanden
ist, ist darüber
hinaus verständlich,
dass eine ähnliche
Steuerung für
den Strom und die Spannung der Wechselstromsignale erreicht werden
kann, die auf den Leitungen 40-2 und 40-3 vorhanden
sind, und zwar in einer ähnlichen
Weise, wie oben beschrieben, so dass der Strom und die Spannung
eines dreiphasigen Wechselstromsignals erreicht werden kann, das
aus dem Leistungswandler 100 ausgegeben wird.
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Andere
Ausführungsbeispiele
der Offenbarung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung
und einer praktischen Ausführung der
Offenbarung hier offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass
die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang und Kern der Offenbarung durch die
folgenden Ansprüche
gezeigt wird.