DE1538320C

DE1538320C - Voltage regulating device for a multi-phase alternating current generator with permanent magnet excitation

Info

Publication number: DE1538320C
Authority: DE
Inventors: Edgar Dipl.-Ing. 6016 Gerungen Kuhn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Publication date: 1971-11-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungs- bemessen sind, daß sie die Thyristoren zwar sicherThe invention relates to a voltage that is safe for the thyristors

regeleinrichtung für einen permanentmagnetisch er- zünden, diese aber nicht überlasten,ignite the control device for a permanent magnet, but do not overload it,

regten Mehrphasenwechselstromgenerator mit einem Außerdem sind bei dieser bekannten Schaltung beistimulated polyphase alternator with an In addition, are in this known circuit

nachgeschalteten, steuerbare Gleichrichter enthalten- einem Teil der Ausführungsbeispiele besondere Sät-downstream, controllable rectifiers contain - some of the exemplary embodiments special sets -

den Gleichrichtersatz zum Speisen eines Gleichstrom- 5 tigungswandler erforderlich, die wegen der hohenthe rectifier set to feed a DC converter is required because of the high

netzes, bei der die Steuerelektroden der steuerbaren vorkommenden Spannungen ziemlich groß undnetwork, in which the control electrodes of the controllable voltages occurring are quite large and

Gleichrichter an den Ausgang eines Sperrschwing- schwer sein müssen. Ein Einbau des Reglers in dasRectifier at the output of a blocking oscillation must be difficult. An installation of the controller in the

Oszillators angeschlossen sind, der mittels einer Regel- Gehäuse des Generators ist dadurch zumindest starkOscillator are connected, which by means of a control housing of the generator is at least strong

stufe in Abhängigkeit von der Spannung des Gleich- erschwert. Der beim Anmeldungsgegenstand verwen-level depending on the voltage of the equal-difficult. The one used for the subject of the application

. Stromnetzes im Sinne einer selbsttätigen Regelung io dete Übertrager des Sperroszillators ist dagegen sehr. Power network in the sense of an automatic regulation io dete transmitter of the blocking oscillator is very much

dieser Spannung gesteuert ist. klein, da die einzelnen Wicklungen nur wenige Win-this voltage is controlled. small, as the individual windings only take a few

Eine solche Spannungsregeleinrichtung ist bekannt düngen benötigen. Er erfordert also nur sehr wenigSuch a voltage regulating device is known to need fertilizer. So it requires very little

(französische Patentschrift 1 392 362). Platz, weshalb sein Einbau keine Schwierigkeiten be-(French patent 1,392,362). Space, which is why its installation does not pose any difficulties

Ein permanentmagnetisch erregter Mehrphasen- reitet (französische Patentschrift 1300 302).
wechselstromgenerator erzeugt eine Spannung, die 15 Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der abhängig vom entnommenen Strom und der Antriebs- bekannten Einrichtung zu vermeiden, und zwar eine drehzahl in weiten Grenzen variabel ist. Um einen einfach aufgebaute und nur wenig Platz für den Einsolchen Generator z. B. auf einem Kraftfahrzeug zum bau benötigende zuverlässige Regeleinrichtung für Laden der Batterie verwenden zu können, ist es er- einen permanentmagnetisch erregten Mehrphasenforderlich, seine Ausgangsspannung, die am Ausgang 20 wechselstromgenerator zu schaffen, die Spannungseines Gleichrichtersatzes abgenommen wird, etwa Schwankungen rasch ausregeln kann und bei der konstant zu halten, da sonst die Batterie oder auch länger dauernde Überspannungen vermieden werden, an den Generator angeschlossene Verbraucher der welche empfindlichen Verbrauchern gefährlich wer-Gefahr der Beschädigung oder Zerstörung ausgesetzt den könnten,
wären. 35 Nach der Erfindung wird dies bei einer Spannungs-A permanent magnet excited multiphase rides (French patent specification 1300 302).
AC generator generates a voltage that is 15 It is the object of the invention to avoid the disadvantages of the known device depending on the drawn current and the drive, namely a speed is variable within wide limits. In order to have a simply structured and little space for the Einsolchen generator z. B. to be able to use a reliable control device for charging the battery, which is required on a motor vehicle for construction, it is necessary to have a permanent magnetically excited multiphase, its output voltage, which is created at output 20 AC generator, which is taken from a rectifier set, can for example regulate fluctuations quickly and to keep constant at the, otherwise the battery or long-term overvoltages are avoided, consumers connected to the generator which could be dangerous for sensitive consumers who could be exposed to the risk of damage or destruction,
would be. 35 According to the invention, this is

Bei der bekannten Spannungsregeleinrichtung ar- regeleinrichtung der eingangs genannten Art erreicht beitet der Transistor-Sperrschwingoszillator mit einem durch eine derartige Ausbildung der Regelstufe und Regeltransistor in der Weise zusammen, daß die des Sperrschwingoszillators, daß dessen Schwingungs-Basis des Oszillator-Transistors direkt an den Aus- frequenz zwischen einem Maximal- und einem Minigang des Regeltransistors angeschlossen ist. Der 30 malwert mit zunehmender Spannung des Gleichstrom-Regeltransistor arbeitet dabei mit einer als Referenz- netzes kontinuierlich abnimmt und mit abnehmender Spannungsgeber dienenden Zenerdiode zusammen; ist Spannung des Gleichstromnetzes kontinuierlich zudie Spannung am Gleichstromnetz kleiner als der ge- nimmt.In the known voltage regulating device, a regulating device of the type mentioned at the outset is achieved The transistor blocking oscillator works with one through such a design of the control stage and Control transistor in such a way that that of the blocking oscillator, that its oscillation base of the oscillator transistor directly to the frequency between a maximum and a mini gear of the control transistor is connected. The 30 times value with increasing voltage of the direct current control transistor works with a reference network that is continuously decreasing and with decreasing Zener diode serving as voltage transmitter together; the voltage of the direct current network is continuously increasing The voltage on the direct current network is less than that taken.

wünschte Sollwert, so ist die Zenerdiode gesperrt und Ein solcher Regler arbeitet nach dem Prinzip derdesired setpoint, the Zener diode is blocked and such a controller works on the principle of

der Oszillator, schwingt, so daß die steuerbaren 35 Phasenanschnittsteuerung, jedoch sind die »Zünd«-the oscillator oscillates, so that the controllable phase control, however, the "ignition" -

Gleichrichter »Zünd«-Impulse erhalten und leiten. Ist Zeitpunkte statistisch gestreut, so daß man bei einerRectifier »ignition« impulses received and conducted. If points in time are statistically scattered, so that one

dagegen die Spannung größer oder gleich dem Soll- ' hohen Oszillatorfrequenz eine hohe Spannung, beion the other hand, the voltage greater than or equal to the target 'high oscillator frequency a high voltage, at

wert, so wird die Zenerdiode leitend, und der Oszil- einer tieferen Oszillatorfrequenz eine niedrigere Span-value, the Zener diode becomes conductive, and the oscil- a lower oscillator frequency a lower voltage

lator wird über den Regeltransistor gesperrt, so daß nung und schließlich bei der Frequenz Null — fallslator is blocked by the control transistor, so that voltage and finally at the frequency zero - if

auch die steuerbaren Gleichrichter nicht mehr 40 sie erreicht wird — auch die Spannung Null amalso the controllable rectifier no longer 40 it is reached - also the voltage zero on

leiten. Gleichstromnetz erhält. Die genaue Arbeitsweise wirdconduct. DC network receives. The exact way of working will

Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß im folgenden an Hand von Diagrammen näher erläudie Gleichrichter entweder nur voll eingeschaltet oder tert. Wesentlich ist, daß die Oszillatorfrequenz bei völlig gesperrt sind und daß deshalb während der steigender Spannung am Gleichstromnetz fällt, so daß Zeiten, in denen sie voll eingeschaltet sind, große 45 z. B. bei einem Generator in einem Kraftfahrzeug, der Spannungen am Gleichstromnetz auftreten, die bei mit stark wechselnden Drehzahlen angetrieben wird, spannungsempfindlichen Geräten, z. B. Nachrichten- bei steigenden Drehzahlen das Verhältnis von Genegeräten, zu Schäden führen können. Außerdem ist die ratorfrequenz zu Oszillatorfrequenz immer mehr anRegelgüte bei einem derartigen Regler wegen des steigt. Dadurch werden die gesteuerten Gleichrichter Zeitpunktregelprinzips nicht besonders gut, so daß 50 im Durchschnitt immer längere Zeit gesperrt,
größere Schwankungen der Spannung am Gleich- Zweckmäßig ist die Spannungregeleinrichtung nach stromnetz auftreten können. der Erfindung so ausgebildet, daß der Sperrschwing-This known device has the disadvantage that in the following, using diagrams in more detail, the rectifier is either fully switched on or tert. It is essential that the oscillator frequency are completely blocked and that therefore falls during the rising voltage on the DC network, so that times when they are fully switched on, large 45 z. B. in a generator in a motor vehicle, the voltages occur on the DC network, which is driven at rapidly changing speeds, voltage-sensitive devices such. B. News - at increasing speeds, the ratio of gene devices, can lead to damage. In addition, the rator frequency to the oscillator frequency is always more control quality in such a controller because of the increases. As a result, the controlled rectifier timing control principle is not particularly good, so that on average 50 is blocked for longer and longer periods of time,
Larger fluctuations in the voltage at the constant voltage control device is expediently can occur according to the power supply system. of the invention designed so that the locking oscillating

Außerdem ist eine Schaltung zur Spannungsrege- oszillator einen Übertrager mit einer im Kollektor-Iung von Permanentmagnetgeneratoren bekannt, die kreis eines Transistors liegenden ersten Wicklung und mit Phasenanschnittsteuerung von Thyristoren arbei- 55 einer mit einem Wicklungsende an die Basis dieses tet. Die Qualität einer solchen Regelung mit einer Transistors angeschlossenen, als Rückkopplungswickechten Phasenanschnittsteuerung ist unter Umständen lung dienenden zweiten Wicklung enthält, daß die zwar gut. Die bekannte Schaltung hat jedoch den Regelstufe einen Regeltransistor mit einer Zenerdiode schwerwiegenden Nachteil, daß zur Steuerung der als Eingangsglied aufweist und daß das andere Wick-Thyristoren keine definierte Spannung, sondern die 60 lungsende der zweiten Wicklung an die Ausgangs-Spannung des Generators dient. Diese Spannung kann elektrode des Regeltransistors angeschlossen ist. So im Betrieb stark schwanken und bei einem Generator erreicht man in einfacher Weise, daß die Oszillatorfür 12 Volt Nennspannung Werte bis 200 Volt an- frequenz zwischen einem Maximal- und einem Mininehmen. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Steuer- malwert kontinuierlich veränderlich ist, z.B. zwischen elektroden der Thyristoren eine zu hohe Spannung 65 10 000 und 2000 Hz.In addition, a circuit for the voltage recovery oscillator is a transformer with one in the collector known from permanent magnet generators, the circuit of a transistor lying first winding and with phase angle control of thyristors, one with one winding end to the base of this work tet. The quality of such a scheme with a transistor connected, called a feedback winding Phase control is under certain circumstances serving the second winding that contains the good. However, the known circuit has the control stage a control transistor with a Zener diode serious disadvantage that the control has the input element and that the other wick thyristors no defined voltage, but the end of the second winding to the output voltage of the generator is used. This voltage can be connected to the electrode of the control transistor. So fluctuate greatly during operation and with a generator it is easy to achieve that the oscillator for 12 volt nominal voltage values up to 200 volt frequency between a maximum and a minimum income. This means that there is a risk that the control value is continuously changing, e.g. between Electrodes of the thyristors too high a voltage 65 10 000 and 2000 Hz.

erhalten und zerstört werden. Beim Anmeldungs- In manchen Fällen kann es auch erwünscht sein,preserved and destroyed. When registering, in some cases it may also be desirable

gegenstand dagegen erzeugt der Sperrschwingoszilla- daß die Oszillatorfrequenz bis zum Minimalwert Nullobject, however, generates the blocking oscillation that the oscillator frequency down to the minimum value zero

tor Nadelimpulse mit konstanter Amplitude, die so herab veränderlich ist. Um dies zu erreichen, bildettor needle pulses with constant amplitude, which can be varied downwards. To achieve this, educates

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man die erfindungsgemäße Spannungsregeleinrichtung Eine als Rückkopplungswicklung dienende zweite,one the voltage regulating device according to the invention a second serving as a feedback winding,

mit Vorteil so aus, daß im Emitterkreis des Oszillator- Wicklung 41 des Übertragers 32 ist mit ihrem einenwith advantage so that in the emitter circuit of the oscillator winding 41 of the transformer 32 is with its one

Transistors eine in gleicher Richtung wie dessen Wicklungsende an die Basis des Transistors 38 ange-Transistor is connected to the base of transistor 38 in the same direction as its winding end.

Emitter-Basis-Strecke gepolte Diode liegt. Wenn der schlossen; ihr anderes Wicklungsende ist mit dem alsEmitter-base line polarized diode lies. When the closed; her other winding end is with the as

Regeltransistor voll leitend ist, wird dann der Oszil- .5 Ausgangselektrode dienenden Kollektor eines npn-Control transistor is fully conductive, the oscil- .5 output electrode serving collector of an npn-

lator-Transistor mit Sicherheit voll gesperrt. Regeltransistors 42 verbunden, dessen Emitter direktlator transistor with security fully blocked. Control transistor 42 connected, the emitter of which is directly

Ebenso kann es erwünscht sein, daß der Maximal- mit der Minusleitung 26 verbunden ist. Der Kollekwert der Oszillatorfrequenz nicht über einem be- tor des Transistors 42 ist über einen Kollektorwiderstimmten Wert liegt, der etwa gleich dem lOfachen stand 43 mit der Plusleitung 27 und über einen Widerder höchsten vorkommenden Geheratorfrequenz ist. io stand 44 mit der Minusleitung 26 verbunden. Die Bei höheren Oszillatorfrequenzen besteht nämlich die Widerstände 43, 44 legen das Basispotential des Gefahr, daß der Oszillator ganz aussetzt und der Transistors 38 fest, wenn der Transistor 42 nichtRegler auf diese Weise blockiert. Nach einer weiteren leitend ist. Zwischen Kollektor und Basis des Tran-, Ausgestaltung der Erfindung liegt deshalb im Kollek- sistors 42 liegt ein Kondensator 45. Außerdem ist die torkreis des Oszillator-Transistors in Serie mit der 15 Basis des Transistors 42 über einen Widerstand 46 ersten Wicklung des Übertragers ein Widerstand. Die mit der Minusleitung 26 sowie direkt mit der Anode Größe dieses Widerstandes kann in einfacher Weise einer Zenerdiode 47 verbunden, deren Kathode an empirisch bestimmt werden; bei richtiger Bemessung einem Abgriff 48 eines aus drei Widerständen 50, 51, bewirkt er, daß die Frequenz des Sperrschwingoszil- 52 bestehenden, an den Leitungen 26, 27 liegenden lators unabhängig von den Daten des Sperrschwing- 20 Spannungsteilers angeschlossen ist. Außerdem ist an transistors ist. die Leitungen 26 und 27 eine Pufferbatterie 53 anger Weiterhin ist es vorteilhaft, den Sperrschwingoszil- schlossen.It can also be desirable for the maximum line to be connected to the negative line 26. The collective value the oscillator frequency not above a gate of the transistor 42 is resisted via a collector The value is approximately equal to 10 times the value 43 with the positive line 27 and via a resistor is the highest occurring walker frequency. io was 44 connected to negative line 26. the At higher oscillator frequencies, there is namely the resistors 43, 44 set the base potential of the Danger of the oscillator stopping completely and the transistor 38 stuck if the transistor 42 does not block regulators in this way. After another is conductive. Between the collector and the base of the tran- Embodiment of the invention is therefore a capacitor 45 is located in the collector 42. In addition, the gate circuit of the oscillator transistor in series with the base of the transistor 42 via a resistor 46 first winding of the transformer a resistor. The one with the negative lead 26 and directly with the anode The size of this resistance can be connected in a simple manner to a Zener diode 47, the cathode of which is connected to be determined empirically; If correctly dimensioned, a tap 48 is one of three resistors 50, 51, it causes the frequency of the blocking oscillation 52 existing on the lines 26,27 is connected independently of the data of the blocking oscillation voltage divider. Also is on transistor is. lines 26 and 27 start a backup battery 53 It is also advantageous to have the blocking oscillating oscilloscope closed.

V lator so auszubilden, daß parallel zur ersten Wick- Die Anordnung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt: Zulung des Übertragers ein Widerstand geschaltet ist. nächst sei angenommen, daß die Spannung zwischen Dieser Widerstand verhindert das Entstehen von 25 den Leitungen 26 und 27 kleiner als der (am Abgriff Spannungsspitzen, die den Oszillator-Transistor zer- 48 einstellbare) gewünschte Sollwert ist. Die Spanstören können. Man könnte ihn auch parallel zur nung am Abgriff 48 ist dann so niedrig, daß die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors anord- Zenerdiode 47 gesperrt ist und im Transistor 42 kein nen, jedoch würde sich dann eine wesentlich höhere Basisstrom fließen kann, so daß auch dieser Transi-Verlustleistung ergeben. 30 stör völlig gesperrt ist. Das Basispotential des Tran- V lator to train so that parallel to the first winding The arrangement according to F i g. 1 works as follows: A resistor is connected to the transformer. Let us assume that the voltage between the lines 26 and 27 is less than the desired value (at the tap voltage peaks which can be set by the oscillator transistor). The chip breakers can. It could also be parallel to the voltage at tap 48 is then so low that the emitter-collector path of this transistor anord- Zener diode 47 is blocked and no NEN in transistor 42, but a much higher base current would then flow so that also result from this transi power loss. 30 disturb is completely blocked. The basic potential of the

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung . sistors 38 wird in diesem Falle durch den aus denThe invention is based on the in the drawing. sistors 38 is in this case by the from the

dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Widerständen 43 und 44 bestehenden Spannungsteilerillustrated embodiment explained in more detail. Resistors 43 and 44 existing voltage divider

Es zeigt bestimmt und ist so positiv, daß über die zweiteIt shows definitely and is so positive that about the second

F i g. 1 die Schaltung einer erfindungsgemäßen Wicklung 41 ein Basisstrom im Transistor 38 fließenF i g. 1 the circuit of a winding 41 according to the invention, a base current can flow in the transistor 38

Spannungsregeleinrichtung, 35 kann, der einen Kollektorstrom durch die erste Wick-Voltage regulating device, 35 can, which a collector current through the first winding

Fig. 2 bis 4 Diagramme zum Erläutern der Wir- lung36 zur Folge hat, welcher bei seinem Ansteigen2 to 4 diagrams for explaining the curl 36 results in which when it increases

kungsweise der Schaltung nach Fig. 1. eine Spannung in der zweiten Wicklung 41 induziert,As in the circuit of FIG. 1, a voltage is induced in the second winding 41,

In F i g. 1 ist mit 10 ein permanentmagnetisch er- die die Basis des Transistors 38 noch positiver macht regier Drehstromgenerator bezeichnet, der drei im und ein weiteres Ansteigen des Kollektorstroms so Dreieck geschaltete Phasenwicklungen 11,12, 13 auf- 40 lange bewirkt, bis dieser Strom seinen Sättigungswert weist, zu denen Kondensatoren 14, 15,16 parallel ge- erreicht hat. In diesem Augenblick wird in der zweischaltet sind. Jeder der drei Verbindungspunkte der ten Wicklung 41 keine Spannung mehr induziert, und Phasenwicklungen 11 bis 13 ist mit einer Anode eines das Basispotential des Transistors 38 wird wieder j) steuerbaren Gleichrichters 18, 19, 20 und einer negativer, so daß der Kollektorstrom durch die erste Kathode eines Gleichrichters 21, 22, 23 verbunden. 45 Wicklung 36 abnimmt und nunmehr eine Spannung Die Anoden der Gleichrichter 21 bis 23 sind mitein- in der zweiten Wicklung 41 induziert, die das Basisander und mit einer Minusleitung 26 verbunden, wäh- potential des Transistors 38 noch negativer macht, bis rend die Kathoden der steuerbaren Gleichrichter 18 dieser Transistor schließlich völlig gesperrt ist. Dann bis 20 miteinander und mit einer Plusleitung 27 in wiederholt sich dieser Schwingvorgang von neuem. : Verbindung stehen. Die Steuerelektroden der Steuer- 50 Bei jedem Schwingzyklus entsteht in der Ausgangsbaren Gleichrichter 18, 19, 20 sind jeweils über einen wicklung 31 des Übertragers 32 ein Spannungs-Symmetriewiderstand 28, 29, 30 mit einer mit ihrem impuls U₁. Über die Symmetriewiderstände 28 bis anderen Anschluß an der. Plusleitung 27 liegenden 30 wird dieser Impuls den Steuerelektroden der drei Ausgangswicklung 31 eines Übertragers 32 verbun- gesteuerten Gleichrichter 18, 19, 20 zugeführt und den, zu der ein Dämpfungswiderstand 33 parallel ge- 55 macht denjenigen Gleichrichter leitend, der an seiner schaltet ist. An der Ausgangswicklung 31 tritt im Be- Anode die höchst positive Spannung gegenüber seiner trieb eine Spannung auf, die mit U₁ bezeichnet wird. Kathode hat. Dies ist in F i g. 2 dargestellt. Dort sindIn Fig. 1 is denoted by 10 a permanent magnet that makes the base of transistor 38 even more positive governed three-phase generator, which causes three phase windings 11, 12, 13 connected in triangles in and a further increase in the collector current until this current reaches its saturation value has, to which capacitors 14, 15, 16 has reached in parallel. At this moment, the twosomes are in. Each of the three connection points of th winding 41 no longer induces a voltage, and phase windings 11 to 13 are connected to an anode of a the base potential of transistor 38 is again j) controllable rectifier 18, 19, 20 and a negative, so that the collector current through the first Cathode of a rectifier 21, 22, 23 connected. 45 winding 36 decreases and now a voltage The anodes of the rectifiers 21 to 23 are induced with one another in the second winding 41, which connects the base to each other and a negative line 26, making the potential of the transistor 38 even more negative until the cathodes of the controllable rectifier 18 this transistor is finally completely blocked. Then up to 20 with each other and with a positive line 27 in, this oscillation process is repeated again. : Connected. The control electrodes of the control 50 With each oscillation cycle, a voltage symmetry resistor 28, 29, 30 with a pulse U ₁ is created in the output rectifier 18, 19, 20 via a winding 31 of the transformer 32. About the symmetry resistors 28 to the other connection to the. This pulse is fed to the control electrodes of the three output windings 31 of a transformer 32 connected rectifiers 18, 19, 20 and to which a damping resistor 33 is connected in parallel to the rectifier connected to it. At the output winding 31, the most positive voltage occurs in the loading anode compared to its drive a voltage which is denoted by U _1. Has cathode. This is shown in FIG. 2 shown. There are

Der Übertrager 32 hat außerdem eine erste Wick- in der oberen Reihe die Spannungsimpulse U₁ für eineThe transformer 32 also has a first winding in the top row, the voltage pulses U ₁ for one

lung 36, die ebenfalls einseitig an die Plusleitung 27 Frequenz von beispielsweise 3000 Hz dargestellt, und angeschlossen ist und deren anderer Anschluß über 60 in der unteren Reihe ist die zwischen den Leitungenment 36, which is also shown on one side of the positive line 27 frequency of, for example, 3000 Hz, and and the other connection via 60 in the lower row is the one between the lines

einen Kollektorwiderstand 37 mit dem Kollektor eines 26 und 27 liegende Spannung dargestellt. Wie mana collector resistor 37 with the collector of a voltage 26 and 27 is shown. How one

npn-Oszillator-Transistors 38 verbunden ist, dessen sieht, kommt der im Zeitpunkt t_t auftretende Oszilla-npn oscillator transistor 38 is connected, which sees, comes the oscillating occurring at time t _t

Emitter an der Anode einer Diode 39 liegt, deren torimpuls so rechtzeitig, daß die Kommutierung vomEmitter is at the anode of a diode 39, the gate pulse so timely that the commutation from

Kathode an die Minusleitung 26 angeschlossen ist. ersten auf den zweiten Gleichrichter fast genau im Die Diode 39 ist also in gleicher Richtung gepolt wie 65 richtigen Augenblick erfolgen kann. Die Kommutie-Cathode is connected to negative line 26. first to the second rectifier almost exactly im The diode 39 is thus polarized in the same direction as 65 right moment can take place. The commutation

die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 38. Parallel rung von der zweiten auf die dritte Phase dagegenthe emitter-base path of the transistor 38. Parallel tion from the second to the third phase, however

zur ersten Wicklung 36 ist ein Dämpfwiderstand 40 kann erst im Zeitpunkt t₂ erfolgen, da erst dann einfor the first winding 36 a damping resistor 40 can only take place at time t ₂ , since only then does it come on

geschaltet. positiver Impuls an die Steuerelektroden der dreiswitched. positive pulse to the control electrodes of the three

Gleichrichter gelangt. Der vorhergehende Impuls konnte diese Kommutierung noch nicht bewirken. Auch in den Zeitpunkten t₃ und t_i erfolgt die Kommutierung nicht genau im richtigen Augenblick, jedoch ist, wie aus F i g. 2 ersichtlich, der Mittelwert der Gleichspannung zwischen den Leitungen 26 und 27 fast so groß wie ihr Maximalwert.Rectifier arrives. The previous pulse could not yet cause this commutation. Even in times t ₃ and t _i , the commutation does not take place at exactly the right moment, but, as shown in FIG. 2, the mean value of the direct voltage between lines 26 and 27 is almost as large as its maximum value.

Steigt die Spannung zwischen den Leitungen 26 und 27, z. B. infolge Abschalten eines Verbrauchers, so wird die Spannung am Abgriff 48 so hoch, daß die Zenerdiode 47 gleitend wird und im Regeltransistor 42 ein Basisstrom fließt. Es sei angenommen, daß die Spannungserhöhung nicht groß war, so daß nur ein kleiner Basisstrom fließt. Der Transistor 42 wirkt dann als hochohmiger, zum Widerstand 44 parallelgeschalteter Widerstand, so daß nunmehr das Basispotential des Oszillator-Transistors 38 weniger positiv gegenüber der Minusleitung 26 ist als bei gesperrtem Transistor 42. Dadurch wird die Frequenz des aus dem Transistor 38 und dem Übertrager 32 bestehenden Sperrschwingoszillators tiefer, und die Zahl der den Steuerelektroden der steuerbaren Gleichrichter 18 bis 20 zugeführten »Zünd«-Impulse nimmt ab. Dies ist in F i g. 3 dargestellt, wo die Frequenz der mit U₁ bezeichneten Zündimpulse nur noch zwei Drittel der für F i g. 2 geltenden Frequenz beträgt, also z. B. nur noch 2000 Hz. Wie man sieht, erfolgt die Kommutierung vom ersten auf den zweiten Gleichrichter im Zeitpunkt t₅ ziemlich spät, dagegen die Kommutierung vom zweiten auf den dritten Gleichrichter im Zeitpunkt t_g genau zum richtigen Zeitpunkt. Die Kommutierung vom dritten auf den ersten Gleichrichter ist im Zeitpunkt i₇ nur wenig verzögert, dagegen diejenige vom ersten auf den zweiten Gleichrichter im Zeitpunkt t₈ sehr stark. Die Kommutierung vom zweiten auf den dritten Gleichrichter erfolgt im Zeitpunkt t₉ erst dann, wenn die Spannung am zweiten Gleichrichter bereits den Wert Null erreicht hat. Insgesamt sieht man aus Fig. 3, daß bei dieser niedrigeren Frequenz der Mittelwert der Gleichspannung zwischen den Leitungen 26 und 27 wesentlich niedriger liegt als der Mittelwert der in F i g. 2 dargestellten Gleichspannung.If the voltage between lines 26 and 27 increases, e.g. B. as a result of switching off a consumer, the voltage at tap 48 is so high that the Zener diode 47 slides and a base current flows in the control transistor 42. It is assumed that the voltage increase was not great, so that only a small base current flows. The transistor 42 then acts as a high-value resistor connected in parallel with the resistor 44, so that the base potential of the oscillator transistor 38 is now less positive with respect to the negative line 26 than when the transistor 42 is blocked existing blocking oscillator is deeper, and the number of the control electrodes of the controllable rectifier 18 to 20 supplied "ignition" pulses decreases. This is in FIG. 3, where the frequency of the ignition pulses labeled U ₁ is only two thirds of that for F i g. 2 applicable frequency, so z. B. only 2000 Hz. As you can see, the commutation from the first to the second rectifier at time t _{5 takes place} fairly late, whereas the commutation from the second to the third rectifier at time t _{g occurs at} exactly the right time. The commutation from the third to the first rectifier is _{only slightly delayed at time i 7} , whereas that from the first to the second rectifier at time t _{8 is} very much delayed. The commutation from the second to the third rectifier takes place at time t ₉ only when the voltage at the second rectifier has already reached the value zero. Overall, it can be seen from FIG. 3 that at this lower frequency the mean value of the direct voltage between lines 26 and 27 is significantly lower than the mean value of the one shown in FIG. 2 shown DC voltage.

Erhöht sich die Spannung zwischen den Leitungen 26 und 27 weiterhin, so fließt ein stärkerer Basisstrom im Regeltransistor 42, und das Basispotential des Transistors 38 nimmt weiterhin ab. Dadurch wird die Frequenz des aus dem Transistor 38 und dem Übertrager 32 bestehenden Sperrschwingoszillators noch tiefer, wie das in F i g. 4 dargestellt ist. Die Oszillatorfrequenz ist hier nur noch halb so groß wie die bei F i g. 2 angenommene Oszillatorfrequenz, also nur noch 1500 Hz. Man sieht deutlich, daß zwar im Zeitpunkt t₁₀ die Kommutierung fast im richtigen Augenblick erfolgt, daß aber im Zeitpunkt t_n ein passender Zündimpuls erst sehr spät kommt, so daß von dieser Phase nur ein kleiner Teil wirksam wird, ebenso in den Zeitpunkten ?₁₂ und t₁₃. Der Mittelwert der Spannung wird hier also bereits sehr klein, und wenn die Oszillatorfrequenz noch weiter sinkt, sinkt auch der Mittelwert der Gleichspannung zwischen den Leitungen 26 und 27 immer weiter ab, bis er schließlich bei der Oszillatorfrequenz Null ebenfalls zu Null wird.If the voltage between lines 26 and 27 continues to increase, a stronger base current flows in regulating transistor 42 and the base potential of transistor 38 continues to decrease. As a result, the frequency of the blocking oscillator consisting of the transistor 38 and the transformer 32 becomes even lower, as shown in FIG. 4 is shown. The oscillator frequency here is only half as great as that of F i g. 2 assumed oscillator frequency, i.e. only 1500 Hz. One can clearly see that although the commutation occurs almost at the right moment at time t ₁₀ , a suitable ignition pulse comes very late at time t _n , so that only a small one of this phase Part takes effect, as well as in the points in time? ₁₂ and t ₁₃ . The mean value of the voltage is already very small here, and if the oscillator frequency drops even further, the mean value of the DC voltage between lines 26 and 27 also falls further and further, until it finally also becomes zero at zero oscillator frequency.

Da der Mehrphasengenerator 10 im Normalbetrieb eine ziemlich hohe Ausgangsfrequenz von etwa 500 bis 1000 Hz hat, haben die z. B. in Fi g. 4 in der unteren Reihe dargestellten Spannungsspitzen keinen Einfluß auf einen angeschlossenen Verbraucher, da ihre Zeitdauer gewöhnlich nur in der Größenordnung von MikroSekunden liegt. Außerdem kann durch Anschließen eines Glättungskondensators die Spannung zwischen den Leitungen 26 und 27 weiter geglättet werden.Since the polyphase generator 10 has a fairly high output frequency of about 500 during normal operation up to 1000 Hz, the z. B. in Fi g. 4 no voltage peaks shown in the bottom row Influence on a connected consumer, since their duration is usually only of the order of magnitude of microseconds. In addition, by connecting a smoothing capacitor, the voltage between lines 26 and 27 are further smoothed.

Wenn bei Anschluß eines Verbrauchers die Spannung zwischen den Leitungen 26 und 27 sehr stark absinkt, so daß der aus dem Transistor 38 und über dem Übertrager 32 bestehende Sperrschwingoszillator mit seiner höchsten Frequenz schwingt und die steuerbaren Gleichrichter 18 bis 20 voll leiten, wenn aber die Spannung zwischen den Leitungen 26 und 27 noch immer nicht den gewünschten Sollwert erreicht hat, besteht die Gefahr, daß die Oszillatorfrequenz auf immer höhere Werte ansteigt und der Sperrschwingoszillator schließlich aussetzt. Die höchste Oszillatorfrequenz wird deshalb mit den Widerständen 37,43 und 44 und durch entsprechende Dimensionierung des Übertragers 32 eingestellt. Damit diese Frequenz unabhängig von den Daten des Transistors 38 wird, ist speziell noch der Widerstand 37 vorgesehen, dessen Größe ohne Schwierigkeiten empirisch bestimmt werden kann und der verhindert, daß die Oszillatorfrequenz über einen bestimmten, gewünschten Wert von beispielsweise 10 000 Hz ansteigt, auch wenn die Spannung zwischen den Leitungen 26 und 27 stark sinkt. Die Diode 39 kompensiert den Restspannungsabfall am Regeltransistor 42, wenn dieser voll leitend ist. Sie ermöglicht es daher, die Frequenz des Sperrschwingoszillators vom Wert Null bis zu einem durch den Widerstand 37 und die Induktivität der ersten Wicklung 36 vorgegebenen Maximalwert kontinuierlich zu verändern.If the voltage between lines 26 and 27 is very high when a consumer is connected drops, so that the blocking oscillator consisting of the transistor 38 and the transformer 32 oscillates at its highest frequency and fully conduct the controllable rectifier 18 to 20, if but the voltage between lines 26 and 27 still does not reach the desired setpoint there is a risk that the oscillator frequency will rise to ever higher values and the blocking oscillator eventually fails. The highest oscillator frequency is therefore with the Resistors 37, 43 and 44 and adjusted by appropriate dimensioning of the transformer 32. In order to this frequency becomes independent of the data of the transistor 38, is specifically still the resistance 37 provided, the size of which can be determined empirically without difficulty and which prevents that the oscillator frequency rises above a certain, desired value of, for example, 10,000 Hz, even if the voltage between lines 26 and 27 drops sharply. The diode 39 compensates the residual voltage drop across the control transistor 42 when it is fully conductive. It therefore enables the Frequency of the blocking oscillator from zero to one through the resistor 37 and the inductance of the first winding 36 to continuously change predetermined maximum value.

Claims

Patent claims:

1. Voltage regulating device for a multi-phase alternating current generator with permanent magnet excitation with a downstream rectifier set containing controllable rectifiers for feeding a direct current network, in which the control electrodes of the controllable Rectifiers are connected to the output of a blocking oscillator, which by means of a Control stage depending on the voltage of the direct current network in the sense of an automatic Regulation of this voltage is controlled, characterized by such a design the control stage (42 to 52) and the blocking oscillator (31 to 41) that its oscillation frequency between a maximum and a minimum value with increasing voltage of the direct current network decreases continuously 'and increases continuously with decreasing voltage of the direct current network.

2. Voltage regulating device according to claim 1, characterized in that the blocking oscillator (32, 38) a transformer (32) with one in the collector circuit of a transistor (38) first winding (36) and one with one winding end connected to the base of this transistor (38), as a feedback winding serving second winding (41) contains that the control stage has a control transistor (42) with a Zener diode (47) as an input element and that the other winding end of the second winding (41) is connected to the output electrode of the control transistor (42).

3. Voltage regulating device according to claim 2, characterized in that the emitter circuit of the Oscillator transistor (38) polarized in the same direction as its emitter-base path Diode (39) is located.

4. Voltage regulating device according to claim 2 or 3, characterized in that the collector

gate circuit of the oscillator transistor (38) in series with the first winding (36) of the transformer (32) a resistor (37) is located.

5. Voltage regulating device according to one of claims 2 to 4, characterized in that a resistor (40) is connected in parallel to the first winding (36) of the transformer (32).

1 sheet of drawings

109 512/171