DE1513725B2

DE1513725B2 - Gleichspannungsregler

Info

Publication number: DE1513725B2
Application number: DE1513725A
Authority: DE
Inventors: George S. Pittsburgh Pa. Smeltzer (V.St.A.)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1965-07-28
Filing date: 1966-02-19
Publication date: 1974-10-03
Also published as: SE317123B; JPS4638205B1; FR1487794A; BE684756A; DE1513725A1; GB1093160A; AT259695B; US3389322A; CH447347A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungsregler, bestehend aus einem Energiespeicher mit einem Speicherkondensator, der über einen abhängig von der Abweichung der Ausgangsspannung von einem Sollwert betätigten ersten Schalter an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist.

Bei den bekannten Gleichspannungs-Zweipunktreglern dieser Art wird der Stromfluß zwischen der Gleichspannungsquelle und einem Kondensator periodisch unterbrochen, so daß dem Kondensator Stromimpulse zugeführt werden, mit denen der Kondensator auf eine konstante Ausgangsspannung aufgeladen wird. Die Größe der konstanten Spannung ist in der Regel niedriger als die mittlere Eingangsspannung; es ist jedoch auch möglich, eine höhere Ausgangsspannung zu erzielen. Der besondere Aufbau des Gleichspannungs-Zweipunktreglers entscheidet über die Qualität der Gleichspannungsregelung, die sich damit erreichen läßt (vgl. Buch von S. W.

Wagner, Bild 7.2/68).

Es gibt eine Vielzahl von Fällen, wo die Anwendung von Gleichspannungs-Zweipunktreglern Vorteile bietet. Zum Beispiel bei der Erzeugung der Hilfsspannungen für Fahrzeuge, etwa Untergrundbahnen, wo die Gleichspannung den Fahrzeugen über ein Schienensystem zugeführt wird. Dabei kann sich die Größe der Gleichspannung je nach der räumlichen Lage des Fahrzeugs in bezug auf das Schienensystem

sowie je nach der Gesamtbelastung der zentralen Stromversorgung in weiten Grenzen ändern.

Mit der Eingangsspannung, die beispielsweise 600 V betragen kann, werden sowohl die Antriebsmotoren als auch die Hilfsstromkreise, z. B. für die Ladung von Batterien, die Erregung von Relais von Lüftern, die Energieversorgung von Lampen und Türöffnern etc., gespeist. Die Motorspannung kann hierbei den jeweiligen Bedürfnissen mit Hilfe des Motorsteuerkreises angepaßt werden. Dagegen sollen die HilfsSpannungen, insbesondere die für die Ladung der Batterien, auf einem konstanten und relativ niedrigen Wert gehalten werden. Bisher wurden solche Hilfsspannungen von einer kleinen Motorgeneratoreinheit erzeugt. Man ist jedoch bemüht, solche rotierenden Einrichtungen durch statische Anlagen zu ersetzen. Zum Herabsetzen der Spannung, z. B. auf einen Wert von 37,5 V könnte ein Wechselrichter mit einem Transformator und nachgeschaltetem Gleichrichter verwendet werden. Praktisch genügt es in der Regel, Änderungen der Ausgangsspannung innerhalb von 3 oder 4% des Nennwerts zu

) halten. Unter diesen Umständen kann man von einer im wesentlichen konstanten Spannung sprechen. Es besteht auch ohne weiteres die Möglichkeit, die Ausgangsspannung des Wechselrichters zu regeln. Die auf diesem Wege erzeugte Spannung weist jedoch eine verhältnismäßig starke Wechselspannungskomponente auf. Außerdem können die häufig erforderlichen Wechselspannungsstabilisierungsstromkreise Schwierigkeiten bereiten. Ferner kann die Betriebssicherheit durch wiederkehrende Fehlkommutierungen beeinträchtigt werden. Wenn man dagegen zwischen die Gleichspannungsquelle und den Wechselrichter einen Gleichstrom-Zweipunktregler legt, dann läßt sich die Hilfsspannung sehr gut und mit hoher Zuverlässigkeit regeln. Außerdem läßt sich nach einer Fehlkommutierung der normale Betriebszustand äußerst schnell wiederherstellen, ohne daß sich dabei die Ausgangsspannung wesentlich ändert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zweipunktregler mit besserem Wirkungsgrad und höherer Stabilität als die bekannten Anordnungen zu schaffen, bei

j dem außerdem einerseits automatisch die Stromzuführung abgeschaltet wird, wenn in dem nachgeschalteten Netzwerk ein Kurzschluß auftritt, andererseits die Energiezufuhr nach Beseitigung des Kurzschlusses sofort wieder aufgenommen wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gleichspannungsregler der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ausgangskondensator vorgesehen und über einen zweiten Schalter an den Energiespeicher angeschlossen ist, daß dieser zweite Schalter ständig periodisch in einem festen Takt schließt und nach einer bestimmten Zeit wieder öffnet, daß der erste Schalter im gleichen Takt wie der zweite Schalter gesteuert wird, jedoch immer nur so lange, wie die Spannung an dem Ausgangskondensator oder an einer anderen Stelle des parallel zu dem Ausgangskondensator liegenden Verbraucherstromkreises unter dem Sollwert liegt und wie in ihm kein Kurzschluß vorliegt, und daß zwischen den Einschaltzeitpunkten der nacheinander betätigten Schalter eine solche Phasendifferenz besteht, daß jeder Schalter erst dann schließt, wenn der andere bereits geöffnet hat.

In Reihe mit dem Speicherkondensator kann in an sich bekannter Weise (»Electronics« vom 9. 3. 62,

S. 62) eine erste Drossel geschaltet sein. Der Ausgangskondensator kann hierbei entweder über den zweiten Schalter und eine zweite Drossel an den Speicherkondensator oder aber über den zweiten Schalter allein der Reihenschaltung aus Speicherkondensator und der ersten Drossel parallel geschaltet sein.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt parallel zum Eingang des Gleichspannungsreglers ein Eingangskondensator, zwischen dem Eingangskondensator und dem Speicherkondensator sowie zwischen letzterem und dem Ausgangskondensator ist jeweils zwischen gleichpoligen Klemmen dieser Kondensatoren je ein für den Ladestrom des Speicherkondensators bzw. des Ausgangskondensators durchlässiges Ventil angeordnet, und der Ausgangskondensator und der Eingangskondensator sind in Reihenschaltung an die Gleichspannungsquelle angeschlossen. Somit muß nur ein Teil der gesamten, von dem Regler abgegebenen Gleichspannungsenergie tatsächlich über den eigentlichen Regler fließen.

Eine sehr einfache Ausführungsform der Erfindung erhält man, wenn man als Schalter Thyristoren verwendet und diesen lediglich Zündimpulse zuführt, wobei der Abstand der Zündimpulse und die Bemessung der Kondensatoren und Drosseln der Speicherglieder so aufeinander abgestimmt sind, daß jeder Thyristor in den Sperrzustand übergeht, bevor der nächste einen Zündimpuls erhält.

Die Verwendung von Thyristoren als Schalter in Zweipunktregelungen ist an sich bekannt (ETZ 1962, H. 20, S. 654).

Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und

F i g. 2 den Strom- und Spannungsverlauf an verschiedenen Stellen des in F i g. 1 dargestellten Stromkreises.

Die F i g. 3 und 4 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.

In F i g. 1 ist die speisende Spannungsquelle mit 16 bezeichnet. An ihr liegt die Reihenschaltung aus einem Ausgangskondensator 20, von dem die Ausgangsspannung an den Klemmen 22 und 24 abgegriffen werden kann, und einem Eingangskondensator 38. Die Reihenschaltung dieser beiden Kondensatoren ist über einen Schalter 18 und eine Strombegrenzungsdrossel 84 an die Spannungsquelle 16 angeschlossen. Der Drossel 84 ist zusätzlich ein vorzugsweise niederohmiger Widerstand 90 über eine Diode 88 parallel geschaltet, die so gepolt ist, daß eine Rückmagnetisierung der Drossel über diesen Parallelweg möglich ist.

Dem Eingangskondensator 38 ist ein Speicherkondensator 52 über einen Thyristor 44, eine Drossel 50 und ein Ventil 54 parallel geschaltet. Parallel zum Thyristor 44 liegt noch ein Widerstand 47. Bei durchlässigem Thyristor 44 wird somit Energie von dem Eingangskondensator 38 auf den Speicherkondensator 52 übertragen.

Ähnlich liegt dem Speicherkondensator 52 der Ausgangskondensator 20 über eine Drossel 92, einen Thyristor 94 und ein Ventil 100 parallel. Bei durchlässigem Thyristor 94 kann somit Energie von dem Speicherkondensator auf den Ausgangskondensator 20 übertragen werden. Parallel zu dem Speicherkon-

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densator 52 liegt eine Diode 118, die eine Polaritäts- Diese Spannung an der Drossel versucht dann den umkehr der Spannung an dem Speicherkondensator Speicherkondensator 52 weiter aufzuladen, und zwar verhindert. Die beiden zwischen gleichpoligen Be- auf etwa das Zweifache der Spannung an dem Einlagen der drei Kondensatoren liegenden Dioden 54 gangskondensator 38.

und 100 sind erforderlich, wenn man — wie hier 5 Der Spannungsverlauf am Speicherkondensator 52 dargestellt — den Eingangs- und den Ausgangskon- während der kurzen Aufladeperiode ist in F i g. 2 mit densator in Reihe schalten und parallel an die Span- 78 bezeichnet. Sobald diese Spannung den Maximalnungsquelle anschließen will. Außerdem ist dem wert erreicht hat, geht der Thyristor 44 in den Sperr-Thyristor 94 ein Widerstand 49 parallel geschaltet. zustand über, weil sich die Polarität der an ihm lie-Die Steuerimpulse für den Thyristor 44 werden io genden Spannung dann umkehrt und der Ladestrom von dem Ausgang eines UND-Gatters 62 mit drei Null wird, wie das durch das Bezugszeichen 80 in Eingängen geliefert. Diese Impulse sind in F i g. 2 F i g. 2 angedeutet ist. Der Kondensator 38 wird zwiabhängig von der Zeit dargestellt und mit 60 bezeich- sehen den Intervallen, während denen ein Ladestrom net. Sie werden normalerweise mit konstantem Ab- von dem Kondensator 38 über den Thyristor 44 zu stand geliefert, es sei denn, daß ganz bestimmte Be- 15 dem Speicherkondensator 52 fließt, und zu einem gedingungen erfüllt sind. Diese Impulse werden von wissen Anteil auch während dieses eigentlichen Ladeeinem Impulsgenerator 59 erzeugt, von dem sie einem Vorganges aus der Gleichspannungsquelle 16 aufge-Eingang des UND-Gatters 62 zugeführt werden. Sie laden.

werden jedoch nur dann von dem UND-Gatter an die Zwischen dem Eingangskondensator 38 und der Steuerelektrode des Thyristors 44 weitergegeben, 20 Spannungsquelle liegt ein Stromkreis 82, der die Aufwenn auch an den beiden anderen Eingängen Span- gäbe hat, Spannungsspitzen abzuschneiden, die an der nung liegt. Einer der Eingänge ist an den Ausgang Spannungsquelle 16 auftreten können. Außerdem soll eines ODER-Gatters 64 angeschlossen, das zwei Ein- dadurch die Anstiegszeit der Spannung am Eingang gänge besitzt, die einerseits mit einer Einrichtung 70, des Reglers nach dem Einschalten des Schalters 18 andererseits mit einer Anordnung 66 verbunden sind. 25 vergrößert werden. Diesem Zweck dient die Drossel Der dritte Eingang des UND-Gatters 62 ist an eine 84. Der ihr parallelgeschaltete Stromkreisteil soll eine Überwachungseinrichtung 63 angeschlossen, mit des- Überladung des Eingangskondensators 38 auf unzusen Hilfe die Kurzschlußbedingung an dem Ausgang lässig hohe Spannungen verhindern, weil die in der des Reglers überwacht wird. Das Gerät 63 liefert eine Drossel gespeicherte Energie bei Abnahme des durch Spannung nur, wenn kein Kurzschluß vorhanden ist. 30 sie fließenden Stromes in dem Widerstand 90 ver-Bei einem Kurzschluß entfällt diese Spannung, so daß nichtet wird.

die Impulse, unabhängig von dem mit den Geräten 70 Wenn der Anfangsstrom über die Drossel 84 in und 66 erfaßten Betriebszuständen, nicht an die den Kondensator 38 sehr groß ist, wie im vorliegen-Steuerstrecke des Thyristors 44 gelangen können. den Fall, wo dieser Kondensator ein Elektrolytkon-Mit der Anordnung 66 wird die Ausgangsspan- 35 densator mit relativ großer Kapazität ist, dann kann nung des Gleichspannungsreglers überwacht. Sie lie- in der Drossel 84 eine beträchtliche Energie gefert eine Spannung, wenn die Ausgangsspannung speichert sein und der Entladestrom über die Diode unter dem Sollwert liegt. Mit der Einrichtung 70 wird 88 so groß sein, daß diese Schaden nimmt. Andererdagegen die Spannung an irgendeinem Punkt inner- seits würde bei Verwendung eines relativ hochhalb des an den Gleichspannungsregler angeschlos- 40 ohmigen Widerstandes 90 eine sehr hohe Spannung senen Verbrauchersystems überwacht. Auch diese an der Drossel und damit am Eingang des Gleich-Einrichtung liefert nur dann eine Spannung, wenn die Spannungsrelais auftreten, wenn der Ladestrom zu Spannung an dem überwachten Punkt unter dem dort dem Kondensator 38 abnimmt,
erforderlichen Sollwert liegt. Wenn also die Aus- Experimentell konnte gefunden werden, daß man gangssignale des ODER-Gatters 64 und der Einrich- 45 einen verhältnismäßig niederohmigen Widerstand in tung 63 mit einem von dem Impulsgeber 59 gelief er- Reihe mit der Diode 88 legen kann, um sowohl einen ten Impuls koinzidieren, wird ein solcher Impuls an Schaden in der Diode 88 wie auch unzulässig hohe den Thyristor 44 weitergegeben. Ein Impuls von dem Spannungssteigerungen am Eingang des Reglers zu Generator 59 wird jedoch gesperrt, wenn zu diesem vermeiden. Der Widerstand 90 hat vorzugsweise einen Zeitpunkt entweder das Signal von dem ODER- 50 Wert von 1 Ohm. Bei einem Laborversuch wurde ein Gatter 64 fehlt oder wenn die Ausgangsklemmen des 1 Ohm-25 Watt-Widerstand verwendet, der beim EinZweipunktreglers kurzgeschlossen sind und daher die schalten des Reglers nach mehrfachem, aufeinander-Einrichtung 63 kein Signal liefert. folgendem Schließen des Schalters 18 glühte. Die Di-Wenn der Thyristor 44 durch einen Impuls ge- ode 88 nahm jedoch keinen Schaden. Vor allem bezündet wird, dann fließt ein Strom Z₁ von dem Ein- 55 deutsam ist hier jedoch, daß man bei Verwendung gangskondensator 38 über den Thyristor 44, die eines solchen Widerstandes 19 eine Diode mit we-Drossel 50 sowie das Ventil 54 zu dem Speicherkon- sentlich niedrigerem Nennstrom nehmen kann,
densator 52. Der Verlauf dieses Stromes ist in F i g. 2 Bei der später noch im einzelnen zu beschreibendargestellt und mit 72 bezeichnet. Solange der Lade- den Steuerung der Thyristoren 44 und 94 fließt nach strom I₁, der zu dem Kondensator 52 fließt, ansteigt, 60 dem Ladestrom Z₁ ein Entladestrom I₂ von dem ist die Spannung an der Drossel 50, wie in F i g. 2 Speicherkondensator 52 über die Drossel 92 und den dargestellt und mit 74 bezeichnet, positiv. Wenn je- Thyristor 94 zu dem Ausgangskondensator 20. Dem doch die Spannung an dem Kondensator 52 den Wert Thyristor 94 werden zu diesem Zweck periodisch der Spannung am Eingangskondensator 38 erreicht Zündimpulse (in F i g. 2 mit 106 bezeichnet) zugehat und der Strom I₁ abzunehmen beginnt, dann kehrt 65 führt, die von einem Generator 102 erzeugt werden, sich die Polarität der Spannung an der Drossel um, Diese Impulse sollen vorzugsweise etwa in der Mitte was ebenfalls aus F i g. 2 ersichtlich ist. Der entspre- zwischen den dem Thyristor 44 zugeführten und in chende Spannungsabschnitt ist mit 76 bezeichnet. Fi g. 2 mit 60 bezeichneten Zündimpulsen liegen. Zur

jenauen Einstellung der Phasendifferenz zwischen ien beiden Impulsfolgen dient eine Phasensteuer- ;inrichtung 108, die zwischen dem Impulsgenerator 59 und dem Impulsgenerator 102 liegt.

Der Thyristor 94 wird periodisch in konstantem Abstand gezündet; der Strom I₂ fließt jedoch nur dann, wenn der Thyristor 44 zuvor durchlässig war und der Kondensator 52 in dem vorangehenden Arbeitstakt aufgeladen wurde. Die Zündung des Thyristors 94 erfolgt erst, wenn der Thyristor 44 in den Sperrzustand übergegangen ist. Das setzt eine entsprechende Bemessung der Drossel SO und des Kondensator 52 voraus.

Wie aus F i g. 2 (mit 107 bezeichnet) zu ersehen ist, beginnt die Spannung an dem Kondensator 52 zu fallen, wenn der Strom /, ansteigt. Gleichzeitig beginnt die Spannung an der Drossel 92 von dem durch die Spannung an dem Kondensator 52 bestimmten Anfangswert (Bezugszeichen 112) zu fallen. Sobald der Strom /., seinen Scheitelwert erreicht hat und wieder abzufallen beginnt (vgl. Bezugszeichen 114 in F i g. 2), kehrt sich die Polarität der Spannung an der Drossel 92 um (vgl. Bezugszeichen 116. Fig.2), die dann noch einen weiteren Strom durch den Ausgangskondensator treibt. Die Abnahme des Stromes I₂ beginnt dann, wenn die Spannung am Kondensator 52 unter die Spannung am Ausgangskondensator 20 fällt (vgl. Bezugszeichen 109 in F i g. 2). Die Spannungsumkehr an der Drossel 92 könnte auch eine Umladung des Kondensators 52 zur Folge haben. Das wird jedoch durch das diesem Kondensator parallelgeschaltete Ventil 118 verhindert.

Wenn die Ausgangsspannung an den Klemmen 22 und 24 größer als die Hälfte der Spannung an der Quelle 16 ist, dann nimmt die Spannung an dem Kondensator 52 nicht bis auf Null ab, bevor der Stromkreis durch den Thyristor 94 wieder geöffnet wird. Da eine Spannungsumkehr an dem Kondensator 52 mit Sicherheit verhindert wird, läßt sich die Spitzenspannungsbeanspruchung der Thyristoren 44 und 94 auf jeden Fall relativ niedrig halten, da niedrigere Sperrspannungen anliegen. Die Diode 118 bringt den weiteren Vorteil, daß die in der Drossel 92 gespeicherte Energie auf den Ausgangskondensator 20 und nicht zurück auf den Kondensator 52 übertragen wird.

Der Thyristor 94 geht in jedem Takt in den Sperrzustand über, und zwar infolge einer Sperrspannungsbeanspruchung, die sich auf Grund der Spannungsverteilung auf die Bauelemente 52 und 92 ergibt; dieser Sperrzustand wird erreicht, noch bevor der nächste Steuerimpuls 60 dem Thyristor 44 zugeführt wird oder werden könnte. Der Strom /, wird somit Null, wie durch das Bezugszeichen 120 in F i g. 2 angedeutet ist, noch bevor der Thyristor 44 erneut gezündet wird. Die Drossel 92 bestimmt die Ladezeitkonstante für den Kondensator 20. Sie hat jedoch praktisch keinen Einfluß auf die Ladezeitkonstante des Speicherkondensators 52. Man kann daher eine Drossel mit relativ kleiner Induktivität verwenden und so verhältnismäßig kurze Stromimpulse /., erhalten, um auch bei relativ hoher Taktfrequenz noch eine einwandfreie Arbeitsweise zu gewährleisten. Vor allem können die Induktivitäten der beiden Drosseln 92 und 50 unterschiedliche Werte aufweisen, um so in den beiden Stromkreisen verschiedene Stromflußzeiten zu erzielen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wie auch bei dem nach F i g. 3 ist der Ausgangskondensator 20 mit dem Eingangskondensator 38 in Reihe geschaltet und liegt so auch an der Speisespannungsquelle 16. Die beiden Kondensatoren werden somit mit einem einheitlichen Ladestrom direkt von der Spannungsquelle 16 geladen. Der Kondensator 20 erhält daher einen Teil seines Ladestromes unmittelbar aus der Spannungsquelle, während nur der Rest des

ίο Ladestromes — aus der gleichen Spannungsquelle — über den Zweipunktregler geliefert wird.

Die direkte Ladung des Kondensators 20 ist mit keinerlei Verlusten behaftet, wie sie in dem Regler auftreten. Darauf ist der gute Wirkungsgrad zurückzuführen. Zur Veranschaulichung der Verteilung der Energiezufuhr zu dem Ausgangskondensator 20 auf diese beiden Wege wird angenommen, daß die Ausgangsspannung des Gleichstromreglers gerade halb so groß wie die Eingangsspannung sein soll. In einem solchen Fall wird dem Kondensator 20 annäherungsweise die Hälfte der Ladeenergie direkt und die andere Hälfte über den Zweipunktregler zugeführt.

Dank der Dioden 54 und 100 ist es möglich, die beiden Kondensatoren 38 und 20 am Eingang bzw. Ausgang des Reglers in Reihe zu schalten und dadurch die Spannungsbeanspruchung der Thyristoren wesentlich herabzusetzen. Unter Umständen ist es dann möglich, in jedem der beiden Umladekreise mit einem einzigen Thyristor auszukommen, während man sonst unter Umständen mehrere Thyristoren in Reihe schalten müßte.

Der Gleichspannungsregler schafft somit an den Ausgangsklemmen 22 und 24 eine im wesentlichen konstante Spannung F₀₀, wobei ein Teil der Energie direkt dem Ausgangskondensator 20 und ein anderer Teil in Form von Stromimpulsen zugeführt wird, die mit konstanter Frequenz gegeben werden, es sei denn, daß die Ausgangsspannung gleich oder größer als der gewünschte Wert ist oder daß andere Bedingun-"en nicht erfüllt sind. Der Zweipunktregler arbeitet mit Selbstkommutierung, d. h., daß die in den beiden Teilstromkreisen enthaltenen Thyristoren eine bestimmte Zeit nach dem Zünden selbständig wieder erlöschen, weil die Spannungszustände in den Stromkreisen das aufeinanderfolgende Schließen und Öffnen der beiden Thyristoren 44 und 94 in abwechselndem Takt steuern. Die typische Wirkungsweise des Stromkreises bringt eine gute Stabilität, da die beiden Thyristoren 44 und 94 in genau bestimmtem Abstand nacheinander gesteuert werden. Die Stabilität wird noch dadurch erhöht, daß der Thyristor 44 automatisch in den Sperrzustand geht und damit den Regler stillegt, wenn die Ausgangsspannung den Sollwert erreicht oder die Ausgangsklemmen kurzgeschlossen werden. Der Regler nimmt automatisch seine Funktion wieder auf, wenn die Spannung unter den Sollwert absinkt bzw. wenn der Kurzschluß behoben ist. Nach einem Kurzschluß ist die Ausgangsspannung am Kondensator 20 praktisch Null und steigt dann gegen oder auf den normalen Arbeitswert an.

Der Zweipunktregler zeichnet sich auch durch eine sehr gute Regleransprechzeit aus, d. h., daß die Stromimpulse dem Kondensator 20 mit einer sehr hohen Folgefrequenz zugeführt werden, so lange, bis die Ausgangsspannung den Sollwert erreicht. Die Tatsache, daß ein Teil der Energie direkt über den Eingangskondensator 38 zugeführt wird, verbessert jedenfalls die Regleransprechzeit.

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Die Ausgangsspannung läßt sich auch dann noch Spannungspitzen an den Thyristoren 44 und 94 aufpraktisch konstant halten, wenn sich die Belastung treten.

des Zweipunktreglers in weiten Grenzen ändert. Bei Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist der geringer Belastung wird beispielsweise der Abstand Eingangskondensator unmittelbar dem Eingang des zwischen zwei aufeinanderfolgenden, dem Thyristor 5 Reglers und der speisenden Spannungsquelle 16 par-44 zugeführten Zündimpulsen wesentlich größer sein allel geschaltet und liegt somit nicht mehr in Serie mit und ein Mehrfaches des normalen Impulsabstandes dem Ausgangskondensator 20. Aus diesem Grunde betragen. Ein solcher Abstand ist in Fig. 2 mit 122 fehlen hier auch die Entkopplungsdioden 54 und bezeichnet. Bei großer Belastung wird dem Konden- 100. Dementsprechend sind bei dieser Ausführungssator20 praktisch in jedem Takt ein Stromimpuls io form die Spannungsspitzen an den Thyristoren 44 zugeführt werden. Die Anpassungsfähigkeit und und 94 höher als bei dem in F i g. 1 dargestellten BeiStabilität des Zweipunktreglers verbessert auch die spiel. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform Zuverlässigkeit und Arbeitsweise komplexerer keine direkte Energielieferung an den Ausgangskon-Systeme, bestehend aus einem solchen Zweipunkt- densator möglich. Die Steuerkreise wurden in F i g. 3 regler und anderen Anlageteilen, wie beispielsweise 15 und 4 nicht dargestellt, da sie hinsichtlich Aufbau Wechselrichtern in Notstromversorgungsanlagen und Funktion vollständig den in F i g. 1 dargestellten od. dgl. Steuerkreisen entsprechen. Die Daten eines praktisch

In den F i g. 3 und 4 sind etwas abgewandelte Aus- ausgeführten Reglers nach F i g. 1 werden im folgen-

führungsformen der Erfindung dargestellt. Soweit den angegeben:

dort die gleichen Bauelemente in gleichem Zusam- ₂₀ Eingangsspannung 600 V

menhang wieder auftreten wie m Fig. 1, sind auch Drossel84 3OmH

die gleichen Bezugszeichen wieder verwendet. Die Widerstand 90 1 Ohm

Anordnung nach Fi g 3 unterscheidet sich von der Kondensator 3s".'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. 1000 μΡ

Anordnung nach F1 g 1 vor allem dadurch, daß nicht Kondensator 20 1000 μ¥

mehr zwei getrennte Drosseln, sondern nur noch eine 25 Drossel 50 0 1 mH

Drossel 132 verwendet wird, die jetzt, ebenso wie der Kondensator 52 10F

Speicherkondensator 52, sowohl dem Lade- wie auch Drossel 92 0 ΐ mH

dem Entladestromkreis gemeinsam ist. Die Arbeits- Ausgangsspannung ".'.'.'."'.'.Υ.'.'. 160V
weise dieser Anordnung unterscheidet sich praktisch

überhaupt nicht von der Anordnung nach F i g. 1, je- 30 Die Folgefrequenz der von den Generatoren 59

doch können bei dieser Schaltung wesentlich höhere und 102 gelieferten Impulse beträgt 2000 Hz.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichspannungsregler, bestehend aus einem Energiespeicher mit einem Speicherkondensator, der über einen abhängig von der Abweichung der Ausgangsspannung von einem Sollwert betätigten ersten Schalter an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, dadurchgekennzeichnet, daß ein Ausgangskondensator (20) vorgesehen und über einen zweiten Schalter (94) an den Energiespeicher angeschlossen ist, daß dieser zweite Schalter (94) ständig periodisch in einem festen Takt schließt und nach einer bestimmten Zeit wieder öffnet, daß der erste Schalter (44) im gleichen Takt wie der zweite Schalter gesteuert wird, jedoch immer nur so lange, wie die Spannung an dem Ausgangskondensator (20) oder an einer anderen Stelle des parallel zu dem Ausgangskondensator (20) liegenden Verbraucherstromkreises unter dem Sollwert liegt und wie in ihm kein Kurzschluß vorliegt, und daß zwischen den Einschaltzeitpunkten der nacheinander betätigten Schalter eine solche Phasendifferenz besteht, daß jeder Schalter erst dann schließt, wenn der andere bereits geöffnet hat.

2. Gleichspannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Speicherkondensator (52) in an sich bekannter Weise eine erste Drossel (50, 132) geschaltet ist.

3. Gleichspannungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskondensator (20) über den zweiten Schalter (94) und eine zweite Drossel (92) dem Speicherkondensator (52) parallel geschaltet ist.

4. Gleichspannungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskondensator (20) über den zweiten Schalter (94) der Reihenschaltung aus dem Speicherkondensator (52) und. der ersten Drossel (132) parallel geschaltet ist (Fig. 3).

5. Gleichspannungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Eingang des Gleichspannungsreglers ein Eingangskondensator (38) liegt, daß zwischen dem Eingangskondensator (38) und dem Speicherkondensator (52) sowie zwischen letzterem und dem Ausgangskondensator (20) je ein für den Ladestrom des Speicherkondensators bzw. des Ausgangskondensators durchlässiges Ventil (54; 100) liegt, und zwar jeweils zwischen gleichpoligen Klemmen dieser Kondensatoren, und daß der Ausgangskondensator (20) und der Eingangskondensator (38) in Reihenschaltung an die Gleichspannungsquelle (16) angeschlossen sind.

6. Gleichspannungsregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Reihenschaltung aus Ausgangskondensator (20) und Eingangskondensator (38) und der Gleichspannungsquelle (16) eine Drossel (84) liegt, der eine Nullanode (88) über einen Widerstand (90) parallel geschaltet ist.

7. Gleichspannungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Eingang des Gleichspannungsreglers ein Eingangskondensator (38) liegt und daß zwischen diesem und der Gleichspannungsquelle (16) eine Drossel (84) liegt, der eine Nullanode (88) über einen Widerstand (90) parallel geschaltet ist.

8. Gleichspannungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Speicherkondensator (52) ein Ventil (118) liegt, das eine Spannungsumpolung an diesem Kondensator verhindert.

9. Gleichspannungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter Thyristoren dienen.

10. Gleichspannungsregler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß den Thyristoren lediglich Zündimpulse zugeführt werden und daß der Abstand der Zündimpulse und die Bemessung der Kondensatoren und Drosseln so aufeinander abgestimmt sind, daß jeder Thyristor in den Sperrzustand übergeht, bevor der nächste einen Zündimpuls erhält.

11. Gleichspannungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Verwendung von Elektrolytkondensatoren großer Kapazität.

12. Gleichspannungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgenerator (59) vorgesehen ist, der in konstantem Abstand Zündimpulse liefert, die über einen Phasenverschieber (108) der Steuerstrecke des zweiten Thyristors (94) und über ein UND-Gatter (62) direkt der Steuerstrecke des ersten Thyristors (44) zugeführt werden, und daß an den weiteren Eingängen des UND-Gatters (62) Spannung liegt, wenn die Ausgangsklemmen nicht kurzgeschlossen sind und die Ausgangsspannung unter dem Sollwert liegt.