DE1130048B - Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung mit mehreren parallel geschalteten Verbrauchern, insbesondere fuer geregelte Gleichrichtergeraete - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung mit mehreren parallel geschalteten Verbrauchern, insbesondere fuer geregelte Gleichrichtergeraete

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DE1130048B
DE1130048B DEST14845A DEST014845A DE1130048B DE 1130048 B DE1130048 B DE 1130048B DE ST14845 A DEST14845 A DE ST14845A DE ST014845 A DEST014845 A DE ST014845A DE 1130048 B DE1130048 B DE 1130048B
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DE
Germany
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current
parallel
battery
circuit arrangement
voltage
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Application number
DEST14845A
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English (en)
Inventor
Max Joachim Balkow
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
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Publication date
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Publication of DE1130048B publication Critical patent/DE1130048B/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung mit mehreren parallel geschalteten Verbrauchern, insbesondere für geregelte Gleichrichtergeräte In der Hauptpatentanmeldung St 12284 VIII b/21 c ist eine Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung mit mehreren Verbrauchern, insbesondere für geregelte Gleichrichtergeräte mit mehreren parallel geschalteten Batterien, beschrieben, bei der das Gerät sowohl abhängig vom Gesamtstrom als auch abhängig von den einzelnen Verbraucherströmen geregelt wird. Erreicht wird diese Regelung durch Gleichstromwandler in den einzelnen Verbraucherkreisen, die über Stromweichen den Regelverstärker steuern. Wenn, in einem Verbraucherkreis der Strom einen vorgegebenen Wert übersteigt, fließt über die zugeordnete Stromweiche ein Steuerstrom an den Regelverstärker. Der Regelverstärker steuert dann eine Stehdrossel in der Weise, daß die Speisespannung des Gleichrichters vermindert wird. Dadurch geht der Strom entsprechend zurück.
  • Mit Geräten dieser Art können z. B. vorteilhaft Akkumulatoren parallel aufgeladen werden. Die Kapazität und der Ladezustand des einzelnen Akkumulators spielen dabei keine Rolle, da die einzelnen Ladeströme mit Hilfe der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung begrenzt werden. Wird zunächst nur eine Batterie zum Laden angeschlossen und eine zweite erst dann, wenn die erste z. B. bereits 2,4 V/Zelle (bei Bleiakkumulatoren) erreicht hat, dann ist mit der Strombegrenzung für die zweite Batterie auch eine Spannungsabsenkung an der ersten Batterie verbunden, durch die unter Umständen, je nach Ladezustand, die erste Batterie zunächst keinen Ladestrom mehr bekommt oder sogar Strom abgibt, bis ihr Ladezustand der anliegenden Spannung entspricht.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe, Verbraucher unterschiedlicher Spannung mit begrenzten Strömen zu versorgen, ohne daß Ausgleichsströme zwischen den einzelnen Verbrauchern fließen können:. Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung mit mehreren parallel geschalteten Verbrauchern, insbesondere für geregelte Gleichrichtergeräte mit mehreren parallel geschalteten Batterien, bei der das Gerät sowohl abhängig vom Gesamtstrom als auch abhängig von den einzelnen Verbraucherströmen geregelt wird, nach Patentanmeldung St 12284 VIIIb / 21 e, dadurch erreicht, daß die Verbraucherkreise schaltungstechnisch getrennt sind, die Regelung aber in einer gemeinsamen Zuleitung erfolgt.
  • In Fig. 1 der Zeichnung ist das Blockschaltbild eines gemäß der Erfindung aufgebauten Gleichrichtergerätes, das zur Ladung von Akkumulatoren verwendet wird, dargestellt. Vom Wechsel- oder Drehstromnetz wird über die Stelldrossel 1 und den Hauptstromwandler 2 der Transformator 3 gespeist. Auf der Sekundärseite besitzt dieser Transformator mehrere Wicklungen, im dargestellten Beispiel drei, an die die Gleichrichter 4 a, 4 b, 4 c angeschlossen sind. Als Verbraucher werden von den Gleichrichtern über die Gleichstromwandler 5 a, 5 b, 5 c die Batterien 6 a, 6 b, 6 c geladen. Die Ströme der einzelnen Verbraucherkreise können durch die Gleichstromwandler 5a, 5b, 5 c auf den Regelverstärker 7 einwirken. An Stelle der Gleichstromwandler können auch Wechselstromwandler vor den Gleichrichtern angewendet werden. Die Sekundärseiten der Stromwandler sind über Wechselstromwandler 8 a, 8 b, 8 c und nicht dargestellte Gleichrichter an die Stromweichen 9 a, 9 b, 9 c angeschlossen. Die Spannungen der einzelnen Verbraucherkreise können über die Stromweichen 10 a, 10 b, 10 c, die über nicht dargestellte Gleichrichter auch an die Sekundärseite der Wechselstromwandler 8 a, 8 b, 8 c angeschlossen sind, und über die Stromweichen i1 a, 11 b,11 c auf den Regelverstärker einwirken. Die Stromweichen 9 a, 9 b, 9 c, 11 a, 11 b, 11 c und die dem Hauptstromwandler 2 zugeordnete Stromweiche 12 liegen im Eingangskreis des Regelverstärkers 7. Der Regelverstärker, vorzugsweise ein Magnetverstärker, steuert die Stehdrossel 1.
  • An Hand der Fig. 2 soll die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung erläutert werden. In dieser Figur ist gestrichelt eine Grenzkennlinie eingezeichnet, die beim Laden von Akkumulatoren überschritten werden soll. Die mit positiver Steigung verlaufenden Geraden stellen Batteriekennlinien dar, die den Zusammenhang zwischen Batteriespannung und Ladestrom zeigen, wobei als Parameter die hingeladene Strommenge in Prozent der vorher entnommenen dient. Die beiden mit W1 und W2 bezeichneten Geraden zeigen das Verhalten eines Verbraucherkreises bei zwei verschiedenen Eingangsspannungen, das sich auf Grund des Gleichrichter-und Transformatoredspannungsabfalls ergibt.
  • Der Strom und die Spannung einer entladenen Batterie, die an ein Ladegerät angeschlossen wird, stellt sich zunächst gemäß der mit 0% bezeichneten Kennlinie ein. Wenn eine solche Batterie z. B. an den oberen Einzelstromkreis der Fig. I angeschlossen wird, dann wird über den Gleichstromwandler 5a, die Stromweiche 9 a und den Regelverstärker 7 die Stelldrossel 1 so eingestellt, daß für diesen Kreis die Kennlinie W1 gilt; der Schnittpunkt der Oo/o-Batteriekennlinie mit der Wl- Gerätekennlinie ist der Arbeitspunkt A, dessen Werte der einzuhaltenden Grenzkennlinie entsprechen.
  • Im Verlauf der Ladung steigt die Spannung an der Batterie an. Da entsprechend der Grenzkennlinie die Batterie mit konstantem Strom geladen werden soll, muß die Regeleinrichtung dafür sorgen, daß der Arbeitspunkt auf der Grenzkennlinie bleibt. Dies wird dadurch erreicht, daß über den Stromwandler 5a, die Stromweiche 9 a und den Regelverstärker 7 die Stelldrossel 1 so, magnetisiert wird, daß die Primärspannung des Transformators 3 mit der steigenden Batteriespannung entsprechend vergrößert wird. Die Gerätekennlinie W1 wird dadurch nach oben verschoben.
  • Wenn die Spannung an der Batterie auf 2,4 V/Zelle (bei Bleiakkumulatoren) angestiegen ist, wird die weitere Ladung entsprechend der Grenzkennlinie mit dieser konstant gehaltenen Spannung durchgeführt. Über die Stromweichen 10 a und 11 a steuert nämlich jetzt die Verbraucherspannung den Regelverstärker 7. Die Gerätekennlinie (bei Erreichen von 2,4 V/Zelle= W2) wird im weiteren Verlauf der Ladung wieder nach unten verschoben.
  • Zur Vereinfachung der folgenden Darstellung sei angenommen, daß der zweite Ladekreis die gleichen Werte wie der erste besitzt, also für ihn bei bestimmter Primärspannung am Transformator die gleiche W-Kennlinie wie für den ersten Kreis gilt. Schaltet man an diesen zweiten Kreis eine Batterie zur Ladung an, für die ebenfalls das in Fig. 2 dargestellte Kenulinienfeld Gültigkeit hat, so muß auch jetzt der Anfangsladestrom entsprechend der Grenzkennlinie begrenzt werden. In die erste Batterie sollen zu diesem Zeitpunkt gerade 80 % der vorher entnommenen Strommenge wieder hineingeladen sein. Im ersten Ladekreis hat sich vor dem Anklemmen der zweiten Batterie also der Arbeitspunkt B eingestellt. Nach der oben angenommenen Voraussetzung gilt dann für den zweiten Stromkreis ebenfalls die Kennlinie W,. Beim Anschluß der zweiten Batterie würde sich der Arbeitspunkt C einstellen. Über den Stromwandler 5b, die Stromweiche 9 b und den Regelverstärker 7 wird aber die Stelldrossel l so eingestellt, daß sich am Transformator 3 eine Primärspannung ergibt, der die Kennlinie W1 zugeordnet ist. Dadurch stellt sich im zweiten Kreis der Arbeitspunkt A ein. Für den ersten Kreis gilt dann aber auch die Kennlinie W1. Da die erste Batterie bereits zum Teil wieder aufgeladen ist und der Kennlinie 80 folgt, stellt sich im ersten Kreis der Arbeitspunkt D ein. An der ersten Batterie liegt nun zwar eine vermindernde Spannung, sie kann aber weiterhin einen Strom aufnehmen, wie sich aus den Koordinaten des Arbeitspunktes D ergibt.
  • Wenn die Batterien unter den beschriebenen Bedingungen parallel geschaltet worden wären, wie es bisher beim Laden üblich war, dann könnte auch an der ersten Batterie nach dem Zuschalten der zweiten nur die zum Arbeitspunkt A gehörende Spannung anliegen. Der Anfangsladestrom für die zweite Batterie müßte nämlich entsprechend der Grenzkennlinie auf den zulässigen Wert begrenzt werden. Wie der Schnittpunkt der Kennlinie 80 mit der zum Arbeitspunkt A gehörenden, strichpunktiert gezeichneten Spannungslinie zeigt, würde dann die erste Batterie zunächst keinen Strom aufnehmen.
  • Steigt während der Ladung die Spannung an der zweiten Batterie, dann wird durch die Regelung auf konstanten Strom die W17 Kennlinie parallel nach oben verschoben. Wenn dadurch der Arbeitspunkt D die Grenzkennlinie erreicht, wird durch den ersten Kreis über die Stromweiche 10 a und 11 a wieder die Regelung auf konstante Spannung an der ersten Batterie übernommen.
  • Für Batterieladegeräte wird häufig ein Ansteigen der Spannung zu kleinen Stromstärken hin verlangt, wie es die Grenzkennlinie der Fig. 2 zeigt. Erreicht wird dieser Anstieg durch die Wechselstromwandler 8 a, 8 b, 8 c, die über die Stromweichen 10 a, 10 b,10 c und 11 a 11 b., 11 c in den Regelkreis eingreifen, wenn die Stromstärke einen bestimmten Wert unterschreitet.
  • Durch den Stromwandler 2 wird erreicht, daß der Gesamtstrom des Gerätes nicht den zulässigen Wert übersteigt. Der Gesamtstrom wird durch den Stromwandler 2 gemessen und bewirkt über die Stromweiche 12 und den Regelverstärker 7 durch Ansteuern der Stelldrossel l eine Absenkung der Primärspannung des Transformators.
  • An eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung können, wie aus dem beschriebenen Beispiel hervorgeht, Verbraucher unterschiedlicher Größe und Spannung angeschlossen werden, ohne daß Ausgleichsströme zwischen den einzelnen Verbrauchern fließen. Durch die entsprechende Auslegung der Stromwandler und Stromweichen werden die einzelnen Kreise den Verbrauchern angepaßt. Die Unterschiede der einzelnen Kreise können aber auch wesentlich größer als in -dem beschriebenen Beispiel sein. Ein Kreis kann z. B. für einen Verbraucher mit 6 V, ein zweiter für einen Verbraucher mit 60 V usw. ausgelegt sein. Für die Dimensionierung der Nennleistung gilt das gleiche.
  • Bei der Anwendung der Schaltungsanordnung auf Batterieladegeräte hat sich herausgestellt, daß je nach Zustand der einzelnen Batterien gegenüber dem Parallelladebetrieb Ladezeitverkürzungen um 20 bis 40% erzielt werden können.
  • Die Schaltungsanordnung ist jedoch nicht auf Batteriegeräte beschränkt. Sie kann für alle Geräte verwendet werden, die mehrere Verbraucher nach bestimmten Kennlinien versorgen sollen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung mit mehreren parallel geschalteten Verbrauchern, insbesondere für geregelte Gleichrichtergeräte mit mehreren parallel geschalteten Batterien, bei der das Gerät sowohl abhängig vom Gesamtstrom als auch abhängig von den einzelnen Verbraucherströmen geregelt wird, nach Patentanmeldung St 12284 VIII b / 21c, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucherkreise schaltungstechnisch getrennt sind, die Regelung aber in einer gemeinsamen Zuleitung erfolgt.
DEST14845A 1959-03-04 1959-03-04 Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung mit mehreren parallel geschalteten Verbrauchern, insbesondere fuer geregelte Gleichrichtergeraete Pending DE1130048B (de)

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