DE1209175B

DE1209175B - Power supply unit with a controllable converter and a choke between the converter and the consumer

Info

Publication number: DE1209175B
Application number: DES76166A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rolf Martin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-10-06
Filing date: 1961-10-06
Publication date: 1966-01-20

Description

Stromversorgungsgerät mit einem regelbaren Stromrichter und einer zwischen Stromrichter und Verbraucher liegenden Drossel In vielen Fällen ist es erwünscht, den Strom in Stromversorgungsgeräten zu überwachen. So soll beispielsweise bei Überschreitung oder Unterschreitung eines bestimmten Stromwertes eine bestimmte Reaktion, beispielsweise eine Abschaltung (Überstromschutz), eine Strombegrenzung oder ein Regelvorgang, etwa mit Hilfe von nachgeschalteten Regel- oder Steuergliedern, ausgelöst werden. Für diese Zwecke wird eine Meßgröße für den Strom benötigt, die bei Über- oder Unterschreitung des bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Stromwertes eine Richtungsumkehr erfährt. In der Regel werden hierzu besondere Meßgeber in Form eines Stromwandlers oder eines Meßwiderstandes vorgesehen, mit deren Hilfe der Istwert des Stromes erfaßt wird. Dieser Wert kann dann mit einem Sollwert verglichen werden, so daß dann die Differenz zwischen diesen beiden Werten die für den auszulösenden Vorgang maßgebliche Größe darstellt.Power supply device with a controllable converter and a between the converter and the consumer choke In many cases it is desirable to monitor the current in power supplies. So should for example when exceeding or falling below a certain current value a certain Response, for example a shutdown (overcurrent protection), a current limitation or a control process, for example with the help of downstream regulating or control elements, to be triggered. For these purposes, a measured variable for the current is required, which if the specified, possibly adjustable current value is exceeded or not reached experiences a reversal of direction. As a rule, special encoders are used for this purpose a current transformer or a measuring resistor is provided, with the help of which the actual value of the current is detected. This value can then be compared with a target value, so that then the difference between these two values is that for the to be triggered Process represents a decisive variable.

Besondere Bedeutung gewinnt diese Aufgabenstellung bei Stromversorgungsgeräten mit einem regelbaren Stromrichter.This task is of particular importance for power supply devices with a controllable converter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für die Erzeugung einer dem mittleren Laststrom proportionalen Spannung bei Anlagen dieser Art herabzusetzen, wenn zwischen dem Stromrichter und dem Verbraucher eine Glättungsdrossel liegt.The invention is based on the problem of the effort for the generation reduce a voltage proportional to the mean load current in systems of this type, if there is a smoothing choke between the converter and the consumer.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungsdrossel mit einer Hilfswicklung versehen ist, daß diese Hilfswicklung und die Hauptwicklung in einem Hilfsstromkreis gegensinnig hintereinandergeschaltet und so bemessen sind, daß sich die Wechselspannungen kompensieren, und daß die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an der Haupt- und der an der Hilfswicklung zur stromabhängigen Steuerung des Stromrichters verwendbar ist.According to the invention, the solution to this problem is characterized in that that the smoothing choke is provided with an auxiliary winding, that this auxiliary winding and the main winding is connected in series in opposite directions in an auxiliary circuit and are dimensioned so that the alternating voltages compensate each other and that the voltage difference between the voltage on the main and the auxiliary winding to the current-dependent Control of the converter can be used.

Die Hilfswicklung ist dabei vorzugsweise mit einem dünnen Draht gewickelt und weist die gleiche Windungszahl auf wie die Hauptwicklung.The auxiliary winding is preferably wound with a thin wire and has the same number of turns as the main winding.

An sich ist es bekannt, zu Meßzwecken eine bestimmte Wechselspannungskomponente der gemessenen Spannung durch eine gleich große, entgegengesetzt gerichtete, zu kompensieren. Man hat ein derartiges Verfahren angewendet, um mit einem Voltmeter die Wirkkomponente der an einem unbekannten komplexen Verbraucher abfallenden Wechselspannung zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurde dem Verbraucher ein zusätzlicher Blindwiderstand, insbesondere ein Wandler vorgeschaltet, an dem eine Spannung abfällt, dessen Vektor die gleiche Richtung wie der der Blindkomponente des Spannungsabfalles an dem Verbraucher hat. Größe und Vorzeichen dieser Zusatzspannung, die zusammen mit der Gesamtspannung dem Voltmeter zugeführt wird, wird so lange verändert, bis letzteres den kleinsten Ausschlag aufweist und somit die Wirkkomponente anzeigt.It is known per se to use a specific alternating voltage component for measurement purposes the measured voltage by an equally large, oppositely directed compensate. Such a procedure has been used with a voltmeter the active component of the alternating voltage dropped across an unknown complex consumer to determine. For this purpose, the consumer was given an additional reactance, in particular a converter connected upstream, at which a voltage drops, its vector the same direction as that of the reactive component of the voltage drop across the consumer Has. Size and sign of this additional voltage, which together with the total voltage is fed to the voltmeter, is changed until the latter is the smallest Has a rash and thus indicates the active component.

Beim Erfindungsgegenstand wird die Zusatzwicklung zweckmäßig derart zu der Hauptwicklung benachbart angeordnet, daß Temperaturerhöhungen der Hauptwicklung unmittelbar auf die Zusatzwicklung übertragen werden, so daß beide Wicklungen praktisch die gleiche Temperatur annehmen. Eine zusätzliche Verbesserung kann es für viele Anwendungsfälle bedeuten, wenn über die Hilfswicklung noch ein konstanter Strom gesandt wird. Auf diese Weise kann bei geeigneter Bemessung der Widerstände, insbesondere wenn die Zusatzwicklung mit sehr dünnem Draht, also mit hohem Eigenwiderstand ausgeführt wird, erreicht werden, daß beispielsweise bestimmte Stromwerte, die für eine Signalgabe entscheidend sind, ohne Temperaturfehler erfaßt werden.In the subject matter of the invention, the additional winding is expediently of this type arranged adjacent to the main winding that temperature increases of the main winding be transferred directly to the additional winding, so that both windings are practical assume the same temperature. It can be an additional improvement for many Applications mean when there is still a constant current through the auxiliary winding is sent. In this way, with a suitable dimensioning of the resistances, in particular if the additional winding is made with very thin wire, i.e. with a high intrinsic resistance is achieved that, for example, certain current values that are required for signaling are crucial, can be detected without temperature errors.

Ein Schaltbild einer Anordnung nach der Erfindung ist in F i g. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt. Mit 1 ist ein Leiter eines Stromkreises angedeutet, in dem für andere Zwecke eine Drosselspule 2 beispielsweise als Glättungsdrossel enthalten ist. Diese Drosselspule ist mit einer Hauptwicklung 21 versehen, die in den Stromkreis eingeschaltet ist. Parallel zu dieser ist auf demselben Eisenkörper eine Zusatzwicklung 22 angeordnet. Die beiden Wicklungen sind auf der Eingangsseite an dem Punkt 3 miteinander verbunden.A circuit diagram of an arrangement according to the invention is shown in FIG. 1 the drawing shown schematically. With 1 a conductor of a circuit is indicated, in which a choke coil 2 for other purposes, for example as a smoothing choke is included. This choke coil is provided with a main winding 21 which is shown in the circuit is on. Parallel to this is on the same iron body an additional winding 22 is arranged. The two windings are on the input side connected to each other at point 3.

Infolge der induktiven Kopplung zwischen den beiden Wicklungen tritt an der Zusatzwicklung 22 eine Wechselspannung auf, die der Wechselspannung an der Wicklung 21 proportional ist. Durch geeignete Bemessung der Zusatzwicklung 22 kann man diese beiden Spannungen gleich groß machen. An der Hintereinanderschaltung der beiden Wicklungen (an den Klemmen 31, 32) kann man dann eine Gleichspannung abnehmen, die im wesentlichen dem von dem Gleichstrom i an dem Ohmschen Widerstand der Wicklung 21 hervorgerufenen mittleren Spannungsabfall entspricht. Diese Spannung ist somit ein Maß für den mittleren Gleichstrom.As a result of the inductive coupling between the two windings occurs an alternating voltage on the auxiliary winding 22, which corresponds to the alternating voltage on the Winding 21 is proportional. By suitable dimensioning of the additional winding 22 can one this make both tensions equal. At the series connection the two windings (at terminals 31, 32) can then be a direct voltage decrease, essentially that of the direct current i across the ohmic resistance the mean voltage drop caused by the winding 21 corresponds. This tension is therefore a measure of the mean direct current.

Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle geschehen, wie dies gestrichelt in der Zeichnung angedeutet ist. Die Gleichspannungsquelle 4 liegt hierbei über einen einstellbaren Widerstand 5 parallel zu den Klemmen 31 und 32, drückt also dem auf diese Weise gebildeten Kreis einen Strom auf, der in der Spule 21 dem Hauptstrom entgegengerichtet ist, in der Spule 22 aber einen mit dem Hauptstrom übereinstimmenden Richtungssinn aufweist. Es ist hierbei zweckmäßig, diesen Vorstrom so klein zu bemessen, daß seine Wirkung in der Wicklung 21 in dem Vergleich zu der des Arbeitsstromes vernachlässigt werden kann.This can be done, for example, with the help of a DC voltage source, as indicated by dashed lines in the drawing. The DC voltage source 4 is parallel to the terminals 31 via an adjustable resistor 5 and 32, thus imposing a current on the circle formed in this way, which in the coil 21 is opposite to the main current, but in the coil 22 one with has the same directional sense as the main stream. It is useful here, to measure this bias current so small that its effect in the winding 21 in the Compared to that of the working current can be neglected.

Es ist auch möglich, Stromquelle und Widerstand zwischen den Punkten 3 und 32 anzulegen, so daß der Vorstrom lediglich in der Wicklung 22, nicht aber in der Wicklung 21 fließt. Allerdings wird bei dieser Anordnung durch die transformatorische Verkettung dem Kreis auch ein Wechselstrom aufgedrückt, der in manchen Anwendungsfällen unerwünscht ist.It is also possible to have current source and resistance between the points 3 and 32 to apply so that the bias current only in the winding 22, but not flows in the winding 21. However, this arrangement is due to the transformer Chaining the circuit also impressed an alternating current, which in some applications is undesirable.

Wenn die Anordnung dazu bestimmt ist, bei einem bestimmten Stromwert (im".) im Hauptstromkreis ein Signal zu geben, wird hierbei der konstante Vorstrom über die Zusatzwicklung so bemessen, daß er gleich ,Max # R21 R, also mal dem Verhältnis der Ohmschen z2 Widerstände der beiden Wicklungen ist. Es ist hierbei ohne weiteres zu ersehen, daß der Vorstrom um so geringer gewählt werden kann, je größer der Ohmsche Widerstand in der Zusatzwicklung ist.When the arrangement is intended, at a certain current value To give a signal in the main circuit (in ".), this becomes the constant bias current Dimensioned over the additional winding so that it is equal to, Max # R21 R, i.e. times the ratio is the ohmic z2 resistance of the two windings. It is easy to do here it can be seen that the bias current can be selected to be lower, the greater the ohmic one Resistance in the additional winding is.

Unter der Voraussetzung, daß die beiden Wicklungen gleiche Temperaturen haben, gilt für die an den Klemmen 31 und 32 abgegriffene Meßspannung folgende Abhängigkeit: U = (1 -f- a T) Rzikalt (i - !Max) . Die Spannung ist demnach gleich dem Spannungs- 45 abfall in der Hauptwicklung abzüglich eines konstanten Wertes.Assuming that the two windings have the same temperature, the following relationship applies to the measuring voltage tapped at terminals 31 and 32: U = (1 -f- a T) Rzikalt (i - ! Max). The voltage is therefore equal to the voltage drop in the main winding minus a constant value.

In der graphischen Darstellung nach F i g. 2 sind hierbei diese Verhältnisse für verschiedene Temperaturen Ti und TZ dargestellt, wobei ersichtlich ist, daß sich zwar die Neigung der Kennlinien ändert, daß jedoch der kritische Stromwert imax praktisch temperaturunabhängig erreicht wird.In the graph according to FIG. 2 are these relationships for different temperatures Ti and TZ, it can be seen that the slope of the characteristics changes, but the critical current value does imax is achieved practically independent of temperature.

Die Verbesserung kann sowohl in Wechselstromanlagen wie auch in Anlagen mit über Ventile gewonnenem Gleichstrom wertvolle Vorteile bringen.The improvement can be in AC systems as well as in systems bring valuable advantages with direct current obtained via valves.

Claims

Claims: 1. Power supply device with a controllable converter and a choke located between the converter and the consumer, d a d u r c h it is noted that the throttle (2) is provided with an auxiliary winding (22) is that this auxiliary winding and the main winding (21) in an auxiliary circuit are connected in series in opposite directions and dimensioned so that the alternating voltages compensate, and that the voltage difference between the voltage at the main and that can be used on the auxiliary winding for current-dependent control of the converter is.

2. Device according to claim 1, characterized in that the additional winding is in good heat-conducting contact with the main winding.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the additional winding with the help of a DC voltage source a bias current is supplied, which opposes the current in the main winding is.

4. Device according to claim 3, characterized in that the additional winding is designed with a very small wire cross-section.

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the bias current is equal to the product of one certain limit current (imax) and the ratio R21 of the resistances of the R22 two Windings is.

6. Device according to claim 4 for signaling when reached of a certain current value, characterized in that the bias current is so dimensioned is that it is the inverse of the ratio of the resistances to the given current value of the two windings behaves. Publications considered: German patent specification No. 506175.