DE10208173A1 - Stromversorgungseinrichtung - Google Patents

Stromversorgungseinrichtung

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DE10208173A1
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Steffen Moehrer
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Abstract

Zur Erzeugung einer einstellbaren Gleichspannung aus einer Wechselspannung weist eine Stromversorgungseinrichtung einen ersten Gleichrichter zur Gleichrichtung der Wechselspannung, einen steuerbaren pulsweitenmodulierten Wechselrichter zur Erzeugung einer einstellbaren Wechselspannung aus der gleichgerichteten Wechselspannung und einen zweiten Gleichrichter zur Erzeugung der einstellbaren Gleichspannung durch Gleichrichtung der einstellbaren Wechselspannung auf. DOLLAR A Um den Wechselrichter mit einem optimalen Tastverhältnis im Bereich von 100% betreiben zu können, ist zwischen dem ersten Gleichrichter (2) und dem Wechselrichter (7) ein steuerbarer Tiefsetzsteller (5) angeordnet, der zur Grobeinstellung der einstellbaren Gleichspannung (U¶10¶=) ansteuerbar ist; der Wechselrichter (7) wird lediglich zur Feineinstellung der Gleichspannung (U¶10¶=) angesteuert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung zur Erzeugung einer einstellbaren Gleichspannung aus einer Wechselspannung mit einem ersten Gleichrichter zur Gleichrichtung der Wechselspannung, mit einem steuerbaren pulsweitenmodulierbaren Wechselrichter zur Erzeugung einer einstellbaren Wechselspannung aus der gleichgerichteten Wechselspannung und mit einem zweiten Gleichrichter zur Erzeugung der einstellbaren Gleichspannung durch Gleichrichtung der einstellbaren Wechselspannung.
  • Zur Einstellung eines vergleichsweise geringen Gleichspannungswertes muss der pulsweitenmodulierbare Wechselrichter mit einem entsprechend geringen Puls-Pause-Verhältnis (Tastverhältnis) angesteuert werden. Dies macht zum einen relativ groß dimensionierte Filter zur Unterdrückung von Oberwellen erforderlich und führt zum anderen zu einer Verzögerung bei der Abschaltung der Stromversorgungseinrichtung im Fehlerfall, weil in den Pausen der Pulsweitenmodulation keine aktive Steuerung möglich ist.
  • Gemäß der Erfindung wird dieses Problem bei der Stromversorgungseinrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass zwischen dem ersten Gleichrichter und dem Wechselrichter ein steuerbarer Tiefsetzsteller (Buck-Converter) angeordnet ist und dass der Tiefsetzsteller zur Grobeinstellung und der pulsweitenmodulierbare Wechselrichter zur Feineinstellung der einstellbaren Gleichspannung ansteuerbar sind. Dies ermöglicht es, den Wechselrichter über einen weiten Bereich der einzustellenden Gleichspannung mit einem Tastverhältnis von zumindest annähernd 100% zu betreiben, so dass zur Oberwellenfilterung der von dem Wechselrichter erzeugten Wechselspannung benötigte Filter vergleichsweise klein dimensioniert werden können und im Weiteren eine schnelle Abschaltung der Stromversorgungseinrichtung im Fehlerfall möglich ist.
  • Um eine galvanische Trennung zwischen der speisenden Wechselspannung und der erzeugten Gleichspannung zu erreichen, ist vorzugsweise zwischen dem Wechselrichter und dem zweiten Gleichrichter ein Transformator angeordnet, durch dessen Übertragungsverhältnis auch die maximal einstellbare Gleichspannung bestimmt ist.
  • Da es bei sehr hohen Leistungen zu einem hohen Oberwellengehalt auf der Wechselspannungsseite der Stromversorgungseinrichtung kommen kann, ist vorzugsweise dem ersten Gleichrichter ein Hochsetzsteller (Boost-Converter) zur Korrektur des Leistungsfaktors der Wechselspannung nachgeordnet.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Zeichnung Bezug genommen, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung in Form eines vereinfachten Blockschaltbildes zeigt.
  • An einem dreiphasigen Wechselspannungsnetz 1, das eine Wechselspannung U1~ liefert, ist ein erster Gleichrichter 2 angeschlossen. Dem Gleichrichter 2 ist ein Hochsetzsteller 3 nachgeordnet, der von einer ersten Steuereinrichtung 4 in bekannter Weise derart angesteuert wird, dass sich die Stromversorgungseinrichtung an dem Wechselspannungsnetz 1 im Wesentlichen wie ein ohmscher Widerstand verhält. Die gleichgerichtete Wechselspannung U3= am Ausgang des Hochsetzstellers 3 wird in einem Tiefsetzsteller 5, der durch eine zweite Steuereinrichtung 6 angesteuert wird, in eine je nach Ansteuerung gleichgroße oder kleinere Ausgangsgleichspannung U5= umgesetzt. Ein nachgeordneter pulsweitenmodulierbarer Wechselrichter 7, der von einer dritten Steuereinrichtung 8 angesteuert wird, erzeugt aus der Ausgangsgleichspannung U5= des Tiefsetzstellers 5 eine einstellbare Wechselspannung U7~, die mittels eines Transformators 9 galvanisch getrennt an einen zweiten Gleichrichter 10 übertragen wird, der ausgangsseitig die zu erzeugende Gleichspannung U10= bereitstellt.
  • Die Einstellung der Höhe der zu erzeugenden Gleichspannung (U10=) erfolgt hauptsächlich durch die Ansteuerung des Tiefsetzstellers 5, während der pulsweitenmodulierbare Wechselrichter 7 mit einem Tastverhältnis von im Wesentlichen 100% angesteuert wird und lediglich eine Feinregelung der durch den Tiefsetzsteller 5 grob eingestellten Gleichspannung U10= am Ausgang der Stromversorgungseinrichtung vornimmt.

Claims (4)

1. Stromversorgungseinrichtung zur Erzeugung einer einstellbaren Gleichspannung (U10=) aus einer Wechselspannung (U1~) mit einem ersten Gleichrichter (2) zur Gleichrichtung der Wechselspannung (U1~), mit einem steuerbaren pulsweitenmodulierbaren Wechselrichter (7) zur Erzeugung einer einstellbaren Wechselspannung (U7~) aus der gleichgerichteten Wechselspannung und mit einem zweiten Gleichrichter (10) zur Erzeugung der einstellbaren Gleichspannung (U10=) durch Gleichrichtung der einstellbaren Wechselspannung (U7~), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Gleichrichter (2) und dem Wechselrichter (7) ein steuerbarer Tiefsetzsteller (5) angeordnet ist und dass der Tiefsetzsteller (5) zur Grobeinstellung und der pulsweitenmodulierbare Wechselrichter (7) zur Feineinstellung der einstellbaren Gleichspannung (U10=) ansteuerbar sind.
2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pulsweitenmodulierbare Wechselrichter (7) über einen weiten Bereich der einzustellenden Gleichspannung (U10=) mit einem Tastverhältnis nahe 100% betreibbar ist.
3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wechselrichter (7) und dem zweiten Gleichrichter (10) ein Transformator (9) angeordnet ist.
4. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Gleichrichter (2) ein Hochsetzsteller (3) zur Korrektur des Leistungsfaktors der Wechselspannung (U1~) nachgeordnet ist.
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