DE1282145B

DE1282145B - Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung

Info

Publication number: DE1282145B
Application number: DE1964F0042466
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Schneider
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1964-03-28
Filing date: 1964-03-28
Publication date: 1968-11-07

Description

Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung einer von einer Wechselspannungsquelle gelieferten Verbraucherspannung mittels eines in Reihe mit der Spannungsquelle, dem Verbraucher und einer Induktivität liegenden steuerbaren Stromventils, das von einem von der Verbraucherspannung abgeleiteten Regelsignal gesteuert wird.
Bei einer bekannten Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung einer von einer Wechselspannungsquelle gelieferten Verbrauchergleichspannung mittels eines in Reihe mit der Spannungsquelle, dem Verbraucher und einer Induktivität liegenden Thyristors, der von einem von der Verbraucherspannung abgeleiteten Regelsignal gesteuert wird, ist die Induktivität als Glättungsdrossel zur Glättung der periodischen Schwankungen der Wechselspannung zwischen Verbraucher und Spannungsquelle eingefügt. Diese bekannte Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, daß beim Schalten des Thyristors höherfrequente Störschwingungen im Verbraucher auftreten können.
Bei der Stromversorgung, z. B. elektrischer Nachrichtengeräte, aus dem Wechselstromnetz, treten Schwierigkeiten bei der Dimensionierung der Netzgeräte für konstante Betriebsgleichspannung auf, wenn das Gerät auch bei größeren Netzspannungsschwankungen von z. B. ± 30 °/o noch einwandfrei arbeiten soll. Dies läßt sich in bekannter Weise durch eine Vorregelung der Netzspannung, beispielsweise durch Phasenanschnittsteuerung mit Hilfe von steuerbaren Silizium-Vierschichttrioden (Thyristoren), zufriedenstellend lösen. Dieses Verfahren kann aber nicht ohne weiteres bei allen Gerätetypen angewendet werden, da die auf diese Weise geregelten Spannungen einen hohen Oberwellenanteil aufweisen. In Anlagen mit hohen Verstärkungsziffern, z. B. Fernsehkameraanlagen, gelangen diese Oberwellen nämlich in Form von Störimpulsen in den Signalkanal und können den Störabstand bis zur Unbrauchbarkeit der Anlage verschlechtern.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles kann eine aus Drosseln und Kondensatoren bestehende Siebanordnung verwendet werden. Mit Hilfe solcher Siebglieder wird die zu regelnde Spannung derart verformt, daß die störenden Oberwellen beseitigt werden.
Derartige Anordnungen stellen jedoch oft aufwendige und empfindliche Resonanzschaltungen dar und sind daher teuer und schwer. Außerdem beanspruchen sie verhältnismäßig viel Raum, da die Siebglieder wegen der niedrigen Arbeitsfrequenz (50 Hz) sehr umfangreich sind. Weiterhin haben sie den Nachteil, daß bei Verwendung von Resonanzgliedern in der Siebanordnung die Frequenz der Versorgungsspannung nicht ohne weiteres variiert werden darf. Ferner ist es nachteilig, daß außerdem eine Schutzvorrichtung vorgesehen werden muß, die bei abgetrennter Last verhindert, daß die Spannungsüberhöhung an den Resonanzgliedern zur Zerstörung der Siebanordnung führt: Bei steuerbaren Stromventilen ist es an sich bekannt, in Reihe mit dem Stromventil eine genügend große Induktivität vorzusehen, damit der Stromanstieg bei Kurzschluß nicht zu steil wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache Anordnung anzugeben, die auch den geschilderten höheren Anforderungen genügt, nämlich auch in Anlagen der Nachrichtentechnik mit hohen Verstärkungsziffern, die beim Schaltvorgang des Stromventils auftretenden höherfrequenten Störschwingungen zu unterdrücken, und welche die beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
Zu diesem Zweck wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß als Induktivität ein Transformator mit zwei Wicklungen verwendet, von denen die eine in die Kathodenzuleitung und die andere in die Anodenzuleitung des steuerbaren Stromventils mit solchem Wicklungssinn eingeschaltet ist, daß die vom Strom des Ventils in den beiden Wicklungen erzeugten magnetischen Erregungen die gleiche Richtung haben.
Das hat den Vorteil, daß durch die symmetrische Anordnung der Drosselwicklungen und deren gegenseitiger transformatorischer Kopplung eine Sperrung der beim Schaltvorgang des Stromventils auftretenden höherfrequenten Störschwingungen bewirkt wird und gleichzeitig trotz der symmetrischen Induktivitätsaufteilung in zwei Teile keine Vergrößerung des Gesamtaufwandes an induktiven Bauelementen bei vorgegebener maximaler Steilheit des Stromanstiegs erforderlich ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die beiden Wicklungen gleiche Windungszahl.
Vorteilhafterweise wird als steuerbares Stromventil ein Thyristor verwendet. Dabei liegt der Thyristor vorzugsweise in der Gleichstromdiagonale einer Brückengleichrichteranordnung, die wechselspannungsseitig in Reihe mit der Wechselspannungsqnelle und dem Verbraucher geschaltet ist, so daß der Thyristor von beiden Halbwellen des Wechselstroms durchflossen wird.
Es hat sich als günstig erwiesen, in die Wechselspannungszuführungen der Brückengleichrichteranordnung je eine weitere Induktivität zu schalten. Zweckmäßigerweise bilden die weiteren Induktivitäten ebenfalls je eine Wicklung gleicher Windungszahl eines Transformators, wobei an die beiden Wechselspannungszuführungen der Anfang der einen Wicklung und das Ende der anderen Wicklung angeschlossen sind.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles mit den F i g. 1 und 2 näher erläutert, wobei in den Figuren nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile dargestellt sind. Aus beiden Figuren ersichtliche gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt F i g. 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine perspektivische Darstellung des Spannungsreglers.
In Fig.1 bedeutet 1 eine Wechselspannungsquelle, die mit einem Verbraucher 2 über ein in einer Gleichstromdiagonale einer Brückengleichrichteranordnung 3, 4, 5, 6 liegendes Stromventil 7 (Thyristor) verbunden ist. Von der Verbraucherspannung Ui wird mittels der Sekundärwicklung 8 des Verbrauchertransformators 9 und eines Gleichrichters 11 ein Regelsignal U2 abgeleitet, das über eine Transistorschaltstufe 12 und einen Impulsgenerator 13 der Steuerelektrode des Stromventils 7 zugeführt wird. Durch Phasenanschnittssteuerung des durch das Stromventil? fließenden Stromes wird die Verbraucherspannung Ui im Sinne einer Konstanthaltung der Spannung U2 geregelt. Die auf diese Weise geregelte Verbraucherspannung U1 enthält jedoch einen hohen Oberwellenanteil, der sich in Anlagen mit großer Verstärkung, z. B. Femsehkameraanlagen, störend bemerkbar macht. Die Oberwellen gelangen nämlich in Form von Störimpulsen in den Signalkanal und verschlechtern den Störabstand.
Dieser Nachteil wird dadurch vermieden, daß in die Kathoden- und Anodenzuleitung des steuerbaren Stromventils 7 je eine Induktivität 14, 15 geschaltet ist, die je eine Wicklung gleicher Windungszahl mit gleichem Wicklungssinn eines Transformators bilden. Diese Wicklungen werden derart in die Zuführungen des steuerbaren Stromventils 7 geschaltet, daß der Anfang der ersten Wicklung mit der Kathode bzw. Anode und das Ende der zweiten Wicklung mit der Anode bzw. Kathode des Stromventils 7 verbunden sind und die beiden freien Enden der Induktivitäten 14, 15 den Eingang und den Ausgang für den Verbraucherstrom darstellen, so daß die vom Strom des Ventils in den beiden Wicklungen erzeugten magnetischen Erregungen die gleiche Richtung haben. Mit Hilfe dieser Induktivitäten 14, 15 wird der Stromanstieg im Stromventil ? derart verflacht, daß keine durch den Schaltvorgang erzeugten Störimpulse am Ausgang des Regelnetzgerätes auftreten können.
Dabei hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kapazität beider Wicklungen gegeneinander durch entsprechenden Wicklungsaufbau gering gehalten wird. Um einen noch größeren Grad an Störfreiheit zu erzielen, können weitere Induktivitäten 16, 17 in gleicher Weise wie in die Kathoden- bzw. Anodenzuleitung des Stromventils 7 in die Wechselspannungszuleitungen der Brückengleichrichteranordnung 3, 4, 5, 6 geschaltet werden. Eine weitere Verbesserung schaffen außerdem Kondensatoren 18 und 19.
F i g. 2 zeigt den zwischen der Wechselspannungsquelle 1 und dem Verbraucher 2 angeordneten Spannungsregler als konstruktive Einheit in perspektivischer Darstellung. Der Kathodenanschluß 51 des steuerbaren Stromventils 7 ist hierbei mit dem Ende 52 der ersten Wicklung 14 und der Anodenanschluß 53 mit dem Anfang 54 der zweiten Wicklung 15 des Transformators verbunden. Die beiden anderen Anschlüsse des Transformators, der Anfang 56 der ersten Wicklung 14 und das Ende 57 der zweiten Wicklung 15, sind an je einen Gleichspannungspunkt 58 bzw. 59 der Brückengleichrichteranordnung 3, 4, 5, 6 angeschlossen. Die Wechselspannungspunkte 61 bzw. 62 der Brückengleichrichteranordnung 3, 4, 5, 6 sind mit dem Anfang 63 der Wicklung 16 bzw. mit dem Ende 64 der Wicklung 17 verbunden, während das Ende 66 der Wicklung 16 an der Wechselspannungsquelle 1 und der Anfang 67 der Wicklung 17 am Verbraucher 2 angeschlossen ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung einer von einer Wechselspannungsquelle gelieferten Verbraucherspannung mittels eines in Reihe mit der Spannungsquelle, dem Verbraucher und einer Induktivität liegenden steuerbaren Stromventils, das von einem von der Verbraucherspannung abgeleiteten Regelsignal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Induktivität ein Transformator mit zwei Wicklungen (14, 15) verwendet ist, von denen die eine in die Kathodenzuleitung und die andere in die Anodenzuleitung des steuerbaren Stromventils (7) mit solchem Wicklungssinn eingeschaltet ist, daß die vom Strom des Ventils in den beiden Wicklungen erzeugten magnetischen Erregungen die gleiche Richtung haben.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen (14, 15) gleiche Windungszahlen haben.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da-- durch gekennzeichnet, daß als steuerbares Stromventil (7) ein Thyristor verwendet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Stromventil (7) in der Gleichstromdiagonale einer Brückengleichrichteranordnung (3 bis 6) liegt, die wechselspannungsseitig in Reihe mit der Wechselspannungsquelle (1) und dem Verbraucher (2) geschaltet ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die beiden Wechselspannungszuführungen der Brückengleichrichteranordnung (3 bis 6) je eine weitere Induktivität (16, 17) geschaltet ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Induktivitäten (16, 17) je eine Wicklung gleicher Windungszahl eines weiteren Transformators bilden, wobei an die beiden Wechselspannungszuführungen der Anfang der einen Wicklung und das Ende der anderen Wicklung angeschlossen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1334 193, 1342 936; belgische Patentschrift Nr. 626 410; Zeitschrift »BBC-Nachrichten«, 1961, S. 670 bis 674.