DE1538317A1 - Control device for a multi-phase generator - Google Patents
Control device for a multi-phase generatorInfo
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Description
(B 85 488 VIIIb/21c) r, 8540 (B 85 488 VIIIb / 21c) r, 8540
Robert Bosch GmbH, Stuttgart 1Ο.5·6θ Rb/ΚηRobert Bosch GmbH, Stuttgart 1Ο.5 · 6θ Rb / Κη
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Regeleinrichtung für einen MehrphasengeneratorControl device for a multiphase generator
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einen zur Stromversorgung eines Fahrzeugs bestimmten Mehrphasengenerator mit einer Nebenschluß-Feldwicklung, der über einen Thyristor ein vom Generator abgeleiteter Erregerstrom zugeführt wird, wobei Steuerelektrode und Kathode dieses Thyristors an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, deren Spannung so groß ist, daß der Thyristor in seinen zündfähigen Zustand gesteuert wird, und wobei ferner ein erster elektronischer Schalter vorgesehen ist, um abhängig von der Ausgangsspannung des Generators diese Spannung so zu vermindern, daß der Thyristor blockiert wird.The invention relates to a control device for a power supply a vehicle-specific polyphase generator with a shunt field winding, the excitation current derived from the generator via a thyristor is supplied, the control electrode and cathode of this thyristor being connected to a voltage source whose voltage is so great that the thyristor is controlled in its ignitable state, and wherein a first electronic switch is also provided, depending on the output voltage of the generator to reduce this voltage so that the thyristor is blocked.
Bei einer Regeleinrichtung der genannten Art können sich im Betrieb Schwierigkeiten ergeben. Wie die Erfahrung zeigt, ist nämlich bei Generatoren für !Fahrzeuge durch die ständigen Erschütterungen und durch die oft stark mit Streusalz geschwängerte, korrodierende Kühlluft die Gefahr besonders groß, daß in der Feldwicklung ein Kurzschluß auftritt, der die Feldwicklung ganz oder teilweise kurzschließt. Bei einem nur teilweisen Kurzschluß ist der Generator an sich noch in der Lage, Leistung abzugeben. Jedoch wird dabei · durch den jetzt erforderlichen, wesentlich höheren Erregerstrom der Thyristor im Feldkreis binnen kurzem zerstört. Außerdem ist es bei größeren Fahrzeugen mit leistungsfähigen Generatoren teilweise üblich, die Gleichrichter zum Gleichrichten der vom Generator gelieferten Wechselspannung vom Kühlwasser des Motors kühlen zu lassen, so daß diese Gleichrichter sommers wie winters bei einer konstanten Temperatur von etwa 80 C arbeiten. Die vom Spannungsregler eingeregelte Spannung dagegen wird gewöhnlich abhängig von der Außentemperatur automatisch so eingestellt, daß im Winter diese Spannung wesentlich höher ist als im Sommer, um auch im Winter eine einwandfreie Ladung der Fahrzeugbatterie zu erzielen. Deshalb besteht im Winter die Gefahr, daßIn the case of a control device of the type mentioned, during operation Difficulties arise. As experience shows, it is with generators for! vehicles due to the constant vibrations and often strong with Corrosive cooling air impregnated with road salt increases the risk that a short circuit occurs in the field winding that completely affects the field winding or partially short-circuits. If the short circuit is only partial, the Generator in itself still able to deliver power. However, The thyristor in the field circuit is destroyed within a short time by the much higher excitation current that is now required. It is also the case with larger vehicles with powerful generators sometimes common to the rectifier Rectification of the alternating voltage supplied by the generator to allow the cooling water of the engine to cool, so that this rectifier can be used in summer and winter work at a constant temperature of around 80 C. The one from the voltage regulator Regulated voltage, on the other hand, is usually automatically set depending on the outside temperature so that this voltage is significant in winter higher than in summer to ensure a perfect charge even in winter the vehicle battery. Therefore, in winter there is a risk that
Neue υΐUci »agan tArt. 7 § I Ab8.2 Nr. Τ Satz 3 des Änderungsgee. v. 4.9.1967)New υΐUci »agan tArt. 7 § I From 8 .2 No. Τ sentence 3 of the amendment. v. 4.9.1967)
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die genannten Gleichrichter überlastet werden, wenn ein großer Verbraucher, z.B. eine Heizung oder ein leistungsstarker Antrieb, eingeschaltet werden.the mentioned rectifiers are overloaded when a large consumer, e.g. a heater or a powerful drive can be switched on.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Regeleinrichtungen zu vermeiden und insbesondere eine Regeleinrichtung zu s-chaffen, bei der Thyristor im Feldkreis vor Überlastung geschützt wird und auch die Laststromgleichrichter vor Überlastung geschützt sind«It is therefore an object of the invention to avoid the disadvantages of the known control devices and in particular to create a control device, with the thyristor in the field circuit is protected from overload and also the Load current rectifiers are protected against overload "
Nach der Erfindung wird dies bei einer eingangs genannten Regeleinrichtung dadurch erreicht9 daß in einem Parallelkreis zur Steuerelektroden-Kathoden-Strecke des Thyristors ein zweiter elektronischer Schalter angeordnet ist, der vom Strom im Thyristor gesteuert wird und bei Überschreiten eines bestimmten Stroms den Thyristor unabhängig von der Schaltstellung des ersten elektronischen Schalters blockiert» Diese Lösung ist sehr einfach. Durch die Begrenzung des Erregerstroms auf einen bestimmten zulässigen Wert begrenzt sie bei geeigneter Einstellung indirekt auch den durch die Laststromgleichrichter fließenden Laststrom, so daß auch diese Gleichrichter mitgeschützt werden. Zweckmäßig wird dabei die Regeleinrichtung so ausgebildet, daß ein Einstellglied - Potentiometer - zum Einstellen des Ansprechwerts für den zweiten elektronischen Schalter vorgesehen ist, um den maximal zulässigen Erregex*« strom genau einstellen zu können.According to the invention this is at an above-mentioned control device achieved in 9 characterized in that a second electronic switch is arranged in a parallel circuit to the control electrode-to-cathode path of the thyristor, which is controlled by the current in the thyristor, and when exceeding a certain current to the thyristor is independent of Switch position of the first electronic switch blocked »This solution is very simple. By limiting the excitation current to a certain permissible value, with a suitable setting it also indirectly limits the load current flowing through the load current rectifier, so that these rectifiers are also protected. The control device is expediently designed in such a way that an adjusting element - potentiometer - is provided for setting the response value for the second electronic switch in order to be able to set the maximum permissible excitation current precisely.
Mit Vorteil wird der zweite elektronische Schalter als Transistor ausgebildet, dessen Schaltstrecke in einem Parallelkreis zur Steuerelektroden-Kathoden-Strecke des Thyristors liegt und dessen Steuerstrecke die Spannung an einem in Serie mit dem Thyristor liegenden Widerstand zugeführt wird. Für den in Serie mit dem Thyristor liegenden Widerstand ist d'ann nur ein sehr niedriger " Widerstandwert notwendig, so daß die Verluste im Erregerkreis klein bleiben.The second electronic switch is advantageously designed as a transistor, its switching path in a parallel circuit to the control electrode-cathode path of the thyristor and its control path the voltage to a is supplied in series with the thyristor resistor. For the in Series with the thyristor lying resistor then only a very low "resistance value is necessary, so that the losses in the excitation circuit remain small.
In weiterer Vervollkommnung der Erfindung wird die Regeleinrichtung so aus» gebildet, daß parallel zur Steuerstrecke des Transistors ein Kondensator liegt. Kurzzeitige Stromspitzen werden durch diesen Kondensator geglättet, so daß die Strombegrenzung mit einer kleinen zeitlichen Verzögerung einsetzt. - Durch Verwenden temperaturabhängiger Widerstände ist es auch möglich, den höchst-In further perfecting the invention, the control device is made from » formed that a capacitor is parallel to the control path of the transistor. Short-term current peaks are smoothed by this capacitor, so that the current limitation starts with a small time delay. - By Using temperature-dependent resistors, it is also possible to use the highest
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zulässigen Erregerstrom von der Temperatur des Generators abhängig zu machen.to make permissible excitation current dependent on the temperature of the generator.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem einzigen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Mit 10 ist ein Drehstromgenerator mit drei im Stern geschalteten Wicklungen 11 bezeichnet, welche über einen Drehstrom-Brückengleichrichter 12 eine positive Laststromleitung 13 und eine negative Laststroraleitung 14 speisen, an die eine Batterie 15 sowie über einen Schalter 16 ein Verbraucher 17 angeschlossen sind. Der Generator 10 hat eine Hebenschluß-Feldwicklung 18, die zum Regeln der zwischen den Leitungen 15» 14 liegenden Ausgangsspannung dient und der je nach Größe dieser Ausgangsspannung ein verschieden großer Erregerstrom zugeführt wird. Zum Steuern dieses Erregers tr omes dient ein npn-Transistor 1-9, der zwei Thyristoren 22, 25 steuert, welche in Serie .mit der Feldwicklung 18 und einem Serienwiderstand 24 an die zwei Phasen S, T des Generators 10 angeschlossen sind. Die Anode des Thyristors 22 ist mit der Phase T und die Anode des Thyristors 23 mit der Phase S verbunden, während die ,Kathoden der Thyristoren miteinander und mit dem Serienwideratand 24 verbunden sind. Parallel zur Feldwicklung 18, deren eines Ende an die Minusleitung 14 angeschlossen ist, liegt eine Leerlaufdiode 25,Further features and advantageous developments of the invention result from the only embodiment shown in the drawing. A three-phase generator with three star-connected windings 11 is denoted by 10, which via a three-phase bridge rectifier 12 has a positive Feed load current line 13 and a negative load current line 14 to which a battery 15 and a load 17 connected via a switch 16 are. The generator 10 has a lift-close field winding 18, which is used for regulating the output voltage lying between the lines 15 »14 and the depending on the size of this output voltage, a different size excitation current is fed. An npn transistor 1-9 is used to control this exciter trome, the two thyristors 22, 25 controls which in series .with the field winding 18 and a series resistor 24 connected to the two phases S, T of the generator 10 are. The anode of the thyristor 22 is with the phase T and the Anode of the thyristor 23 connected to the phase S, while the cathode of the Thyristors are connected to one another and to the series resistor 24. In parallel with the field winding 18, one end of which is connected to the negative line 14 is, there is a no-load diode 25,
Die Basis des Transistors 19 ist mit der Anode einer Zenerdiode 27 sowie über einen Widerstand 26 mit der Minusleitung 14 verbunden. Die Kathode der Zenerdiode 27 liegt an einem Belag eines mit dem anderen Belag mit der Leitung Η verbundenen Kondensators 28, sowie am Abgriff 29 eines zwischen den Leitungen 13 und I4 liegenden Spannungsteilers, der aus drei Widerständen 32, 33, 34 besteht.The base of transistor 19 is connected to the anode of a zener diode 27 as well Connected to the negative line 14 via a resistor 26. The cathode of the Zener diode 27 is on a coating one with the other coating with the Line Η connected capacitor 28, and at the tap 29 of a between the lines 13 and I4 lying voltage divider, which consists of three resistors 32, 33, 34 exists.
Der Emitter des Transistors I9 ist mit der Leitung Η, sein Kollektor mit dem Abgriff eines zwischen den Leitungen I3 und I4 liegenden,,aus zwei Widerständen 56, 37 bestehenden Spannungsteilers verbunden. Am Abgriff 35 liegt, auch die Anode einer Schutzdiode 58, deren Kathode über zwei Ausgleichwiderstände 39, 40 mit den Steuerelektrode!! der Thyristoren 22, 23 verbunden ist, die außerdem über je einen Widerstand 45» 44 mit den Kathoden beider Thyristoren 22, 25 verbunden sind.The emitter of transistor I9 is connected to the line Η, its collector to the tap of one lying between the lines I3 and I4, of two Resistors 56, 37 existing voltage divider connected. At tap 35 is also the anode of a protective diode 58, the cathode of which has two balancing resistors 39, 40 with the control electrode !! of thyristors 22, 23 is connected, which also have a resistor 45 »44 each with the cathodes both thyristors 22, 25 are connected.
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Die bisher beschriebene Anordnung arbeitet wie folgtt Solange die Spannung am Abgriff 29 einen bestimmten Wert nicht überschreitet, ist die Zenerdiode 27 gesperrt und im Transistor 19 fließt kein Basisstrom, so daß dieser gesperrt ist. Der Abgriff 35 des Spannungsteilers 36, 37 hat dadurch ein Potential, das durch das Teilverhältnis der Widerstände 36 und 37 bestimmt ist, und zwar ist dieses Potential positiv gegenüber dem der Kathoden der Thyristoren 22 und 23· Über die Schutzdiode 38 und die Ausgleichswiderstände 39 und 40 wird dieses positive Potential den Steuerelektroden der Thyristoren 22 und 23 zugeführt und macht diese leitend, so daß in der Feldwicklung 16 ein Erregerstrom fließt* Dieser Erregerstrom ist ein pulsierender Gleichstrom, da die Thyristoren 22 und 23 an Wechselspannungen liegen, deren Spannungsform durch die besondere Art der Schaltung zwischen einer Phase und der Leitung 14 bestimmt ist*The arrangement described so far works as follows as long as the voltage does not exceed a certain value at tap 29, the Zener diode 27 is blocked and no base current flows in transistor 19, so that it is blocked is. The tap 35 of the voltage divider 36, 37 has a potential that is determined by the division ratio of the resistors 36 and 37, namely is this potential is positive compared to that of the cathodes of thyristors 22 and 23 This positive potential is fed to the control electrodes of the thyristors 22 and 23 via the protective diode 38 and the balancing resistors 39 and 40 and makes them conductive, so that in the field winding 16 an excitation current flows * This excitation current is a pulsating direct current, as the thyristors 22 and 23 are connected to alternating voltages, the voltage shape of which is determined by the special Type of circuit between a phase and line 14 is determined *
Steigt nun die Spannung zwischen den Leitungen 13 und I4 über einen bestimmten Wert, so wird die Spannung am Abgriff 29 so groß, daß die Zenerdiode 27 zu leiten beginnt und damit ein Basisstrom im Transistor 19 fließt, der diesen ebenfalls leitend macht. Dies hat zur Folge, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 19 als Parallelwiderstand zum Widerstand 37 wirkt und daher der Abgriff 35 ein stark negatives Potential erhält, so daß die Thyristoren 22 und 23 im nächsten Nulldurchgang der an ihnen angelegten Wechselspannung gesperrt werden und dann nicht mehr leiten. Hierdurch wird der Erregerstrom in der Feldwicklung 18 unterbrochen, und die Spannung zwischen den Leitungen I3 und 14 sinkt wieder ab. Der Transistor 19 wirkt als als spannungsabhängiger erster elektronischer Schalter.The voltage between lines 13 and I4 now rises above a certain value Value, the voltage at tap 29 is so great that the Zener diode 27 closes begins to conduct and thus a base current flows in transistor 19, which also makes it conductive. This has the consequence that the emitter-collector path of transistor 19 acts as a parallel resistor to resistor 37 and therefore the tap 35 receives a strongly negative potential, so that the thyristors 22 and 23 are blocked in the next zero crossing of the alternating voltage applied to them and then no longer lead. This interrupts the excitation current in the field winding 18 and the voltage between the lines I3 and 14 sinks again. The transistor 19 acts as a voltage-dependent first electronic switch.
Wird der Transistor 19 defekt, so daß im Normalfall eine leitende Verbindung zwischen seinem Emitter und seinem Kollektor entsteht, so erhalten die Thyristoren 22 und 23 keine positiven Steuerspannungen mehr und bleiben gesperrt} der Generator 10 wird entregt und gibt keine Ausgangsspannung mehr ab.If the transistor 19 is defective, there is normally a conductive connection arises between its emitter and its collector, the thyristors 22 and 23 no longer receive any positive control voltages and remain blocked} the generator 10 is de-energized and no longer emits an output voltage.
Um den Erregerstrom auf einen höchstzulässigen Wert zu begrenzen, ist als zweiter elektronischer Schalter ein zweiter npn-Transistor 45 vorgesehen, dessen Emitter-Kollektor-Strecke parallel zur Steuerelektroden-Kathoden-Strecke der beiden Thyristoren 22 und 23 liegt. Sein Emitter liegt an derIn order to limit the excitation current to a maximum permissible value, as second electronic switch, a second npn transistor 45 is provided, its emitter-collector path parallel to the control electrode-cathode path of the two thyristors 22 and 23 is located. Its emitter is on the
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Verbindung des Serienwiderstandes 24 mit der Feldwicklung 18, und sein Kollektor ist über eine Diode 46 mit der Kathode der Schutzdiode 38 verbunden. Seine Basis liegt am Abgriff eines Potentiometers 47» das parallel zum Serienwiderstand 24 geschaltet ist· Zwischen seiner Basis und seinem Emitter liegt ein Glättungskondensator 48·Connection of the series resistor 24 to the field winding 18, and his The collector is connected to the cathode of the protective diode 38 via a diode 46. Its base is on the tap of a potentiometer 47 »that is parallel to the Series resistor 24 is connected · Between its base and its emitter is a smoothing capacitor 48
Die Wirkungsweise des zweiten Transistors 45 ist wie folgt» Steigt der Erregerstroa in der Feldwicklung 18 über einen am Potentiometer 47 einstell·« baren zulässigen Wert an, so wird die Basisspannung des Transistors 45 so positiv, daß dieser stark leitend wird und eine leitende .Verbindung von den Kathoden der Thyristoren 22 und 23 zu ihren Steuerelektroden herstellt. Eine etwa an diese Steuerelektroden angelegte positive Steuerspannung wird dadurch kurzgeschlossen, so daß die Thyristoren 22 und 23 nicht in ihren leitenden Zustand gesteuert werden können.The mode of operation of the second transistor 45 is as follows Excitation current in the field winding 18 via a potentiometer 47 ble allowable value, the base voltage of the transistor 45 is so positive that this is very conductive and a conductive connection from the Cathodes of the thyristors 22 and 23 to their control electrodes. One Any positive control voltage applied to these control electrodes is thereby short-circuited, so that the thyristors 22 and 23 are not in their conductive State can be controlled.
Durch den zweiten elektronischen Schalter mit dem Transistor 45 wird also ein zu hoher Erregerstrom verhindert, so daß eine Überlastung des Generators 10 nicht möglich ist und die im Erregerkreis liegenden Thyristoren 22, 2J auch bei einem Kurzschluß in der Feldwicklung 18 vor einer Überlastung und daraus resultierenden Zerstörung geschützt werden»The second electronic switch with the transistor 45 is therefore an excessive excitation current is prevented, so that an overload of the generator 10 is not possible and the thyristors 22, 2J located in the excitation circuit even with a short circuit in the field winding 18 from an overload and resulting destruction are protected »
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