DE1199862B - Schaltungsanordnung fuer geregelte Gleichrichtergeraete - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer geregelte Gleichrichtergeraete

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DE1199862B
DE1199862B DEST18519A DEST018519A DE1199862B DE 1199862 B DE1199862 B DE 1199862B DE ST18519 A DEST18519 A DE ST18519A DE ST018519 A DEST018519 A DE ST018519A DE 1199862 B DE1199862 B DE 1199862B
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DE
Germany
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rectifier
main rectifier
battery
voltage
circuit arrangement
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Pending
Application number
DEST18519A
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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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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads

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  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung für geregelte Gleichrichtergeräte Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für geregelte Gleichrichtergeräte, die einen geregelten Hauptgleichrichter und einen Zusatzgleichrichter enthalten, der in Reihe mit dem Hauptgleichrichter eine Batterie speist.
  • Bei geregelten Gleichrichtergeräten zur Stromversorgung, beispielsweise von Fernsprechanlagen, ist außer dem Hauptgleichrichter, der im Normalbetrieb den Verbraucher speist und dessen Ausgangsspannung durch einen Regler konstant gehalten wird, eine Batterie vorgesehen, die bei Netzausfall die Stromversorgung des Verbrauchers übernimmt. Die Batterie ist dabei so bemessen, daß für je 2 Volt Verbraucherspannung eine Zelle vorgesehen ist. Zur Ladungserhaltung ist jedoch eine Spannung von 2,2 Volt pro Zelle der Batterie erforderlich. Diese zusätzliche Spannung wird durch einen Zusatzgleichrichter geliefert, der in Reihe mit dem Hauptgleichrichter an die Batterie angeschlossen ist. Auf diese Weise wird die Batterie stets auf einer Spannung von mindestens 2,2 Volt pro Zelle gehalten. Der Zusatzgleichrichter ist durch ein Gleichrichterelement überbrückt, um bei Netzausfall eine unterbrechungsfreie Umschaltung auf Batteriebetrieb zu ermöglichen, wonach 'die Batterie direkt an den Verbraucher geschaltet wird.
  • Bei diesen bekannten Gleichrichterschaltungen treten in manchen Fällen Spannungseinbrüche auf, die in folgender Weise entstehen: Wie oben bereits dargelegt wurde, ist die Batterie normalerweise auf eine Spannung von 2,2 Volt pro Zelle aufgeladen. Die Batteriespannung ist also höher als die Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters, welche 2,0 Volt pro Zelle entspricht.
  • Bei Netzausfall wird der Verbraucher von der Batterie gespeist, dabei wird die Batterie durch ein Schütz an den Verbraucher gelegt. Zur unterbrechungsfreien Umschaltung ist das zwischen den Ausgangsklemmen des Zusatzgleichrichters liegende Gleichrichterelement vorgesehen. Wenn nun bei dieser bekannten Schaltungsanordnung die Zeit des Netzausfalles nur kurz ist und der Verbraucher keinen sehr großen Strom aus der Batterie entnimmt, dann liegt nach Netzwiederkehr die volle Batteriespannung an den Ausgangsklemmen des Hauptgleichrichters, wodurch der Regler des Hauptgleichrichters zunächst so beeinflußt wird, daß die Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters zurückgeregelt wird. Wenn nun die Batterie wieder vom Verbraucher getrennt wird, so daß der Hauptgleichrichter die Versorgung des Verbrauchers übernimmt, muß der Regler des Hauptgleichrichters einen verhältnismäßig großen Regelbereich durchlaufen, da die Fühlerspannung des Reglers plötzlich sinkt. Hierdurch tritt aber ein sehr unerwünschter Spannungseinbruch am Verbraucher auf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Spannungseinbruch zu vermeiden. Man könnte diesen Spannungseinbruch vermeiden, wenn nach Netzwiederkehr der Verbraucher zunächst so lange von der Batterie gespeist wird, bis die Batteriespannung auf 2 Volt pro Zelle abgesunken ist, so daß die Gesamtspannung der Batterie der Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters entspricht. Wenn dann auf Gleichrichterbetrieb umgeschaltet wird, tritt keine Fehlregelung ein. Dieses Verfahren hat erhebliche Nachteile. Die Spannung, bis auf welche die Batterie bei Netzausfall entladen wurde, ist in jedem Fall verschieden. Dies hängt von der Dauer des Netzausfalles und von der Belastung der Batterie während des Netzausfalles ab sowie auch von dem Ladezustand der Batterie bei Netzausfall. Von diesen Faktoren hängt damit die Zeitdauer ab, die erforderlich ist, die Batterie weiter bis auf 2 Volt pro Zelle zu entladen. Wenn die Belastung während der weiteren Entladung schwankt, so ist auch diese Nachentladezeit noch von der weiteren Belastung abhängig. Es ist deshalb nicht möglich, mittels eines einfachen Zeitschalters die Umschaltung auf Gleichrichterbetrieb zu verzögern, um damit den Spannungseinbruch beim Umschalten zu vermeiden. Weiter hat dieser Ausweg den Nachteil, daß die Batterie verhältnismäßig weit entladen wird, so daß bei einem weiteren Netzausfall während dieser Periode nur die schon stark entladene Batterie zur Versorgung des Verbrauchers zur Verfügung steht.
  • Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung vermeidet diese Nachteile. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Regler des Hauptgleichrichters nach Netzwiederkehr zusätzlich so beeinfiußt wird, daß die Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters auf die Spannung der aufgeladenen Batterie steigt.
  • Dies kann gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß in die Fühlerleitung zwischen Regler und Hauptgleichrichter ein veränderlicher, insbesondere spannungsabhängiger Widerstand gelegt wird.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens besteht dieser Widerstand aus dem Emitter-Kollektor-Kreis eines Transistors und einem parallel hierzu geschalteten einstellbaren ohmschen Widerstand. Das Basispotential des Transistors wird in Abhängigkeit von der Belastung des Hauptgleichrichters dabei so beeinfiußt, daß der Transistor bei unbelastetem Hauptgleichrichter gesperrt und bei voll belastetem Hauptgleichrichter geöffnet ist.
  • Eine weitere Verbesserung wird erzielt, wenn das Basispotential des Transistors zusätzlich in Abhängigkeit vom Batteriestrom beeinflußt wird, und zwar so, daß der Einffuß des Batteriestromes dem des Gleichrichterstromes entgegengesetzt ist.
  • Um Störungen durch diese zusätzliche Regelung während des normalen Betriebes zu vermeiden, wird gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung der Widerstand in der Fühlerleitung nach einer gewissen Zeit nach Netzwiederkehr kurzgeschlossen.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung soll ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden.
  • Das Gleichrichtergerät besteht aus einem Hauptgleichrichter 1, der an den Verbraucher 2 angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters 1 wird durch einen Regler 3 konstant gehalten. Im Regler wird die Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters 1, die über eine Fühlerleitung abgenommen wird, mit einem Sollwert verglichen und in Abhängigkeit von der Regelabweichung des Hauptgleichrichters in an sich bekannter Weise gesteuert. Bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist es gleichgültig, was für ein Regler zur Konstanthaltung der Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters 1 verwendet wird. Der Regler 3 kann beispielsweise ein Transduktor- oder ein Transistor-Regler sein, und die Beeinflussung des Hauptgleichrichters 1 kann beispielsweise durch vormagnetisierte Drosselspulen erfolgen. Es können aber auch im Hauptgleichrichter steuerbare Siliziumgleichrichter vorgesehen sein, die mittels einer geeigneten Steuerspannung vom Regler beeinflußt werden.
  • Zur Versorgung des Verbrauchers bei Netzausfall dient die Batterie 4. Diese Batterie wird bei Netzbetrieb durch die Reihenschaltung von Hauptgleichrichter 1 und Zusatzgleichrichter 5 auf einer Spannung von 2,2 Volt pro Zelle gehalten. Bei Netzausfall wird die Batterie 4 durch das Schütz 6 direkt an den Verbraucher 2 gelegt. Zur unterbrechungsfreien Umschaltung bei Netzausfall ist das Gleichrichterelement 7 vorgesehen, über das der Batteriestrom so lange fließt, bis das Schütz 6 geschlossen ist.
  • Bei Netzwiederkehr wird das Schütz 6 verzögert geöffnet, der Hauptgleichrichter 1 übernimmt wieder die Versorgung des Verbrauchers 2, und die Batterie 4 wird durch die Reihenschaltung des Hauptgleichrichters 1 und des Zusatzgleichrichters 5 wieder auf eine Spannung von 2,2 Volt pro Zelle geschaltet.
  • Wenn nun der Netzausfall nur kurz bemessen war und der Verbraucher bei Netzausfall die Batterie nicht sehr belastet hat, so beträgt die Spannung der Batterie noch 2,2 Volt pro Zelle oder ist vielleicht auf 2,1 Volt pro Zelle gesunken. In vielen Fällen ist daher nach einem kürzeren Netzausfall die Spannung der Batterie noch höher als die Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters 1, die einer Spannung von 2 Volt pro Zelle der Batterie entspricht. Bei Netzwiederkehr wird daher der Regler 3 über die Fühlerleitung zunächst durch die höhere Ausgangsspannung der Batterie so beeinfiußt, daß er die Spannung des Hauptgleichrichters 1 zu senken versucht. Wenn nun das Schütz 6 geöffnet wird und der Hauptgleichrichter 1 die Versorgung des Verbrauchers wieder übernimmt, ist infolge der Fehlregelung die Spannung am Verbraucher 2 zu gering, und der Regler muß erst einen großen Regelbereich durchlaufen, bis die Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters den Sollwert erreicht.
  • Diese Fehlregelung bei Netzwiederkehr wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß in die Fühlerleitung des Reglers 3 ein Widerstand eingeschaltet wird, so daß die am Regler liegende Fühlerspannung auf eine Spannung gesenkt wird, welche 2 Volt pro Zelle und damit der normalen Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters 1 entspricht. Die tatsächliche Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters beträgt dann etwa 2,2 Volt pro Zelle der Batteriespannung. Da bei dieser Spannung die Spannung des Gleichrichters 1 etwas höher ist als die der Batterie, wird von dem Gleichrichter sofort die Last übernommen. Die Verbraucherspannung, die nun 2,2 Volt pro Zelle der Batterie entspricht, soll aber wieder auf ihren normalen Wert gesenkt werden, sobald der Gleichrichter 1 die Versorgung des Verbrauchers übernommen hat. Deshalb wird der in die Fühlerleitung eingeschaltete Widerstand in Abhängigkeit von der Belastung des Gleichrichters 1 so beeinf(ußt, daß er auf Null sinkt.
  • Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der in die Fühlerleitung eingeschaltete Widerstand aus der Parallelschaltung des Emitter-Kollektor-Kreises des Transistors 8 und des veränderlichen ohmschen Widerstandes 9. Bei Netzwiederkehr ist der Transistor 8 gesperrt, so daß durch den Widerstand 9 der Spannungsabfall in der Fühlerleitung bestimmt wird. Er kann durch Veränderung des Widerstandes 9 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.
  • In dem Maße, wie der Hauptgleichrichter 1 die Versorgung des Verbrauchers übernimmt, fließt ein steigender Strom durch die Zuleitung des Hauptgleichrichters 1. Über den Wechselstromwandler 10 und den Gleichrichter 11 wird die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 8 so beeinflußt, daß der Transistor geöffnet wird und bei voller Belastung des Gleichrichters 1 den Widerstand in der Fühlerleitung auf Null vermindert. Das Gleichrichtergerät arbeitet dann in normaler Weise. Um Fehlregelungen beim weiteren Betriebe des Gleichrichtergerätes infolge Beeinflussung des Transistors 8 zu vermeiden, wird dieser durch das Schütz 12 kurzgeschlossen, nachdem sich nach Netzwiederkehr der Normalzustand eingestellt hat.
  • Da die Größe der Fehlregelung bzw. des Spannungseinbruches nach Netzwiederkehr vom Batteriestrom abhängt, wird gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung die Basisspannung des Transistors 8 zusätzlich vom Batteriestrom beeinflußt. Dies geschieht beispielsweise so, daß eine zusätzliche, vom Batteriestrom abhängige Spannung über einen Gleichstromwandler (bzw. Nebenwiderstand) 13 und einen Verstärker 14 abgenommen und über die Klemmen a. b an den Transistorkreis gelegt wird. Jetzt wird der Transistor in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Batteriestrom und Gleichrichterstrom gesteuert. Es soll hierdurch erreicht werden, daß die Spannung des Gleichrichters 1 nur so weit erhöht wird, wie dies zur Lastübernahme erforderlich ist. Der Batteriestrom sinkt dann auf Null. Anschließend wird das Schütz 6 verzögert geöffnet. Gleichzeitig wird die Transistorschaltung über den Kontakt 12 kurzgeschlossen.
  • Durch diese Schaltungsanordnung wird der Spannungseinbruch nach kurzzeitigem Netzausfall am Verbraucher weitgehend vermieden.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung für geregelte Gleichrichtergeräte mit einem Hauptgleichrichter zur Speisung des Verbrauchers und mit einem Zusatzgleichrichter, der in Reihe mit dem Hauptgleichrichter eine Batterie speist, welche den Verbraucher bei Netzausfall mit Strom versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß nach Netzwiederkehr der Regler des Hauptgleichrichters so beeinflußt wird, daß die Ausgangsspannung des Hauptgleichrichters zeitweise die Spannung der voll aufgeladenen Batterie erreicht.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Fühlerleitung zwischen Regler und Hauptgleichrichterausgang ein veränderlicher, insbesondere spannungsabhängiger Widerstand geschaltet ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus dem Emitter-Kollektor-Kreis eines Transistors und einem parallel hierzu geschalteten veränderlichen ohmschen Widerstand besteht und daß das Basispotential des Transistors in Abhängigkeit von der Belastung des Hauptgleichrichters so beeinflußt wird, daß derTransistor bei unbelastetem Hauptgleichrichter gesperrt und bei belastetem Hauptgleichrichter geöffnet ist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispotential des Transistors zusätzlich in Abhängigkeit vom Batteriestrom, und zwar in entgegengesetztem Sinne wie von der Belastung des Hauptgleichrichters beeinflußt wird.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Beeinflussung des Reglers einige Zeit nach Netzwiederkehr außer Betrieb gesetzt, z. B. der in die Fühlerleitung eingeschaltete Widerstand kurzgeschlossen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1110 250,1112185; belgische Patentschrift Nr. 562 440.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3117689A1 (de) * 1980-05-07 1982-04-08 Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa Unterbrechungsfreie stromversorgungs-netzteile

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE562440A (de) *
DE1110250B (de) * 1959-07-07 1961-07-06 Licentia Gmbh Stromversorgungsschaltung fuer vorzugsweise Verstaerkerroehren
DE1112185B (de) * 1956-12-05 1961-08-03 Eugen Mueller Stromversorgungsanlage mit praktisch konstantem Gleichstrom

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