DE1588088A1

DE1588088A1 - Wechselspannungsregler

Info

Publication number: DE1588088A1
Application number: DE19671588088
Authority: DE
Inventors: Geis Everett R
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1966-12-27
Filing date: 1967-12-15
Publication date: 1971-02-18
Also published as: BE708357A; SE323125B; GB1179616A; CH475671A; US3435248A; NL6717670A; ES348595A1; LU55146A1; FR1548973A

Description

^158808δ

Hamburg 36, N_{£uer Wd|} 4)

U, Dez. 1967

Borg - Warner Corporation, Chicago, Illinois, (V.St.A.)

Wechselspannungsregler·

Für diese Patentanmeldung wird die Priorität aus der US-anmeldung, Ser«No. 604,937 vom 27« Dezember I960 in Anspruch genommen«

Diese Erfindung betrifft die Amplitudenregelung der τοη einem Wechselrichter abgegebenen Wechselspannung, insbesondere unter Verwendung eines Blindstromnetzes, das mit der Ausgangsseite des Wechselrichters gekoppelt ist und in bestimmter Weise auf die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters anspricht, wobei dieses Ansprechen durch Veränderung der effektiven Impedanz einer Komponente des Netzwerkes auf einer zeitmäßig geteilten Basis geändert wird, um die abgegebene Wechselspannung .auf einem bestimmten Wert su halten«

Wenn ein Wechselrichter eine Wechselspannung über eine Abgabeleitung an eine Belastung abgibt, muß diese Spannung kontinuierlich geregelt werden« Die Amplitude der Wechselspannung in der Abgabeleitung kann infolge eines Schwankens der Belastungswerte plötzlich zunehmen, oder auch infolge einer Verminderung der GrSBe der zum Betrieb des Wechselrichters dienenden Gleichspannung abnehmen« Zur Regelung der vom Wechselrichter abgegebenen Spannung sind

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sahlreiehe Anordnungen vorgeschlagen worden« In diesen wird in Tielen Fällen ein leistungsfähiger Transformator »it der Ausgangsseite des Wechselrichters gekoppelt, wie beispielsweise in der US-Patentschrift Nr. 3,219,919 τοη Schmidt beschrieben werden ist, die auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung ausgestellt ist« Die in dieser Patentschrift beschriebene Anordnung stellt bereits einen beachtlichen Fortschritt gegenüber dem bekannten Stand der Technik dar, erfordert jedoch immer noch einen großen, leistungsfähigen Transformator, einen parallel su den Sekundärwicklungen des Transformators liegenden Kondensator und einen saturierbaren Dresseltransformator, der parallel zu dem Kondensator gekoppelt ist« Die Verwendung eines Transformators, der ein Wechselspannungssignal liefert, das die Ausgangsspannung des Wechselrichters anzeigt, ist in der US-Patentschrift Nr. 3,223,922 von Borden beschrieben, die gleichfalls auf die Anmelderin der Torliegenden Anmeldung ausgestellt ist. Es war jedoch erwünscht, eine schnell-wirkende« einfache und preiswerte Anordnung anzugeben, in der die zur Spannungsregelung dienenden Komponenten unmittelbar mit der Wechselspannungsabgabeleitung verbunden werden können, um auf diese Weise die in den ge» nannten Patentschriften beschriebenen und allgemein Terwendeten, leistungsstarken Komponenten einzusparen. Diese Überlegung in erster Linie führte zur Entwicklung der Torilegenden Erfindung«

Ein weiteres Problem bei Einrichtungen dieser Art besteht darin, daß keine ausreichende, positiv wirkende Einrichtung für die Abgabe einer gut geregelten Wechselspannung vorhanden ist, die durch einen Kurzschluß in der Abgabeleitung nicht nachteilig beeinflußt wird. Ein solcher Schutz ist für bekannte Einrichtungen nicht gegeben« Diese Überlegung war ebenfalls ein bedeutsamer Faktor für die Ent· wicklung der vorliegenden Erfindung.

BAD <P

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In vielen Fällen wird bei der Anlage eine Wechselspannung-Net ζ spannung verwendet, ua eine Belastung oder einen Abnehmer mit Stroa cu beliefern· Zugleich ist eine Aushilfe» oder Reserveleitung vorgesehen, um einen Wechselrichter in Betrieb cu setcen, der bei einem Ausfall der Versorgungs-Wechselspannung sofort die Belieferung der Belastung mit Strom übernimmt« Sine weitere Überlegung, die zu der vorliegenden Erfindung geführt hat, war daher die Schaffung einer solchen Anordnung, die preiswert und kompakt ist und in welcher der Wechselrichter die Belastung genau in dem gleichen Zeitpunkt und phasensynchron Übernehmen kann, wenn entweder die Wechselepannungs-Yeraorgungsspannung ausfällt oder in der primären Versorgungsleitung zwischen der Spannungsquelle und der Belastung ein Kurzschluß auftritt.

Zur Lösung der verstehend aufgeführten und siealich hohen Anforderungen wurde der Wechselspannungsregler nach der Erfindung ent« wickelt, welcher die Amplitude einer über eine Abgabeleitung an eine Belastung abgegebenen Wechselspannung regelt, insbesendex» in solchen

Systemen, in welchen ein Wechselrichter in einer solchen Weise ge-

die
schaltet ist, ua/über die Abgabeleitung abgegebene Wechselspannung zu erzeugen. In einer bevorzugten Ausführung enthält die Einrichtung nach der -Erfindung ein Filter, das eine erste Induktivität, die zwischen dea Wechselrichter und der Wechselspannungsabgabeleitung geschaltet ist, und einen Kondensator aufweist, der zwischen der Weehaelspannungaabgabeleitung und Masse geschaltet ist« Die Induktivität und der Kondensater besitzen bei der frequenz der von dea Wechselrichter abgegebenen Spannung ia wesentlichen die gleiche Iapedanzgröße* Außerdea ist ein Begier vorgesehen, der eine zweite Induktivität aufweist, deren eines Ende ait der Wechselspannungsabgabeleitung verbunden ist* Ein erster polarisierter Schalter, der ein

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BAD

steuerbarer Halbleitergleichrichter sein kann, ist in einem vorgegebenen Richtnngsssinn zwischen den anderen Ende der zweiten Induktivität und Masse geschaltet· Ein zweiter polarisierter Schalter ist in dem entgegengesetzten Hichtungssinn zwischen dem anderen Ende der zweiten Induktivität und Masse geschaltet, so daß ein Schließen des ersten Schalters einen Stromweg durch die zweite Induktivität während wenigstens eines Teils der Wechselspannungsperiode vervollständigt, wenn der momentane Spannungswert der abgegebenen Wechselspannung eine vorgegebene Polarität (z.B, positive) besitzt, und ein Schließen des zweiten polarisierten Schalters •inen Stromweg durch die zweite Induktivität während wenigstens eines Teils der Wechselspannungsperiode vervollständigt, wenn der momentane Spannungswert die entgegengesetzte (negative) Polarität besitzt« Diese Verbindungen der polarisierten Schalter bilden einen seitmäßig geteilten Anschluß der zweiten Induktivität, die somit zusammen mit dem Filter eine zusammengesetzte Abstimmkennlinie ergibt· Eine Reglersteuereinheit ist mit der Wechselspannungsabgabeleitung verbunden und tastet die Amplitude der vom Filter an die Belastung abgegebenen Wechselspannung ab, und ist außerdem mit dem Regler verbunden. Die Reglersteuereinheit wird in Abhängigkeit von einer Abweichung der Amplitude der abgegebenen Wechselspannung (beispielsweise einer Spannungszunähme) in einer ersten Richtung betätigt, um die Schließzeiten der polarisierten Schalter in einer ersten Richtung zu verändern, um dadurch die zusammengesetzte Abstimmkenn·* linie in einer ersten Richtung zu verschieben, und in Abhängigkeit von einer Abweichung der Amplitude der abgegebenen Wechselspannung in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung (beispielsweise einer Spannungsabnahme) in einer zweiten Richtung betätigt, um die Schließzeiten der polarisierten Schalter in der

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entgegengesetzten Richtung zu verändern, damit die zusammengesetzte Abstiumkennlinie in der entgegengesetzten Sichtung zu verändern, um die Amplitude der an die Belastung abgegebenen Ausgangswechsel·· spannung zu regeln·

Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben werden. In den beigefügten Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Elemente in den verschiedenen figuren, welche zeigen:

Fig.l Ein Blockschaltbild, das ganz allgemein die Anordnung der Erfindung darstellt,

Fig.2 Ein teilweise«, schematisches Schaltbild, das einzeln· Komponenten des Blockschaltbildes von Fig«l ausführlicher darstellt,

Fig.3 Eine graphische Sarstellung, welche zum besseren Verständnis der Erfindung dienen soll,

Fig.4 Ein teilweises, schematisches Schaltbild einer weiteren Komponente, die im Blockschaltbild von Fig«l nur ganz schematisch gezeigt ist, und

Fig.5 Ein teilweise schematisches Blockschaltbild, welches die Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung innerhalb einer allgemeinen Stromversorgungsanlage zeigt.

Es soll zunächst das Blockschaltbild von Fig.l beschrieben werden» Die Einrichtung nach der Erfindung ist insbesondere anwendbar zur Spannungsregelung der von einem Wechselrichter 10 erzeugten und über eine Wechselspannungsabgabeleitung 11 an eine Belastung oder einen Abnehmer, wie beispielsweise an «inen Uotor (nicht dargestellt) abgegebenen Spannung· Der Wechselrichter kann seinen Betriebsstrom

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Ton einem Kraftstrom - Steuerpult 12 über eine Gleichspannungs-Speiseleitung 13 erhalten. Das Kraftstrosi - Steuerpult erhält eine Gleichspannung über eine Gleichspannungszuleitung 14 τοη einer (nicht dargestellten) Batterie oder einer anderen, geeigneten Stromquelle, sowie Steuersignale über die Fernsteuerungsleitung 15· Der Kraftstrom geht τοη des Kraftatrom - Steuerpult 12 über die Leitung 16, um über die Leitung 18 eine Gleichspannunge-Vereorgungsspannung an den Wechselrichterantrieb 20 abzugeben· In bekannter Weise gibt der Wechselrichterantrieb 2f* über dio Leitung 21 Signale an den Wechselrichter 10 ab» um dessen Betrieb zu steuern und die Zeiten zu steuern, in denen die steuerbaren Halbleitergleichrichter oder die sonst in dieses -vorhandenen Schalter geschlossen sind, ua eine entsprechende Frequenz und eine entsprechende Spannung der durch die Leitung 22 abgegebenen Wechselspannung zu erzielen·

Die Aueführung der Torliegenden Erfindung enthält einen Filter 23» der in die tos Wechselrichter kommende und zur Wechselspannungeabgabe·· leitung 11 führenden Leitung geschaltet ist« Ein Begier 24 ist über die Leitung 25 unmittelbar mit der Wechselspannungsabgabeleitung 11 verbunden und enthält die (nicht dargestellte) zweite Induktivität, die in der vorstehend beschriebenen Weise auf einer zeitmäßig geteilten Basis angeschlossen ist· Über «ine weitere Leitung 27 ist eine ReglerSteuereinheit 2$ ebenfalls mit der Wechselspannungsabgabeleitung 11 verbunden und dient dazu, die Amplitude der über die Leitung 11 abgegebenen Wechselspannung abzutasten« Wenn der Spannungswert τοη einem vorbestimmten Amplituden-wert abweicht, gelangen Steuersignale über die Leitung 28 zu dem Begier 24, steuern dessen Betätigung, so daß die von Filter 23 und Begier 2% erzeugte, zusammengesetzte Abstimmkennlinie für die abgegebene Wechselspannung Terändert wird und somit der Spannungswert der über die Leitung 11 am die Belastung

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abgegebenen Wechselspannung praktisch im wesentlichen konstant gehalten wird«

In de» in Fig.2 dargestellten Filter- und Reglerstromkreis ist eine Bezugs- oder Masseleitung 30 Torgesehen, welche nit der tob Wechselrichter könnenden Leitung 22 und der Wechselspannungsabgabe« leitung 11 zur Übertragung der Wechselspannungsenergie zusammenwirkt« In der für den Fachmann bekannten Weise ist diese *>e züge leitung in des Blockschaltbild ron Fig«l weggelassen worden, in welches nur der Fluß der Energie und der Steuer, bzw, Regelsignale dargestellt ist·

Zwischen der tob Wechselrichter kommenden Leitung 22 und einer ersten Induktivität 32 ist ein Kondensator 31 geschaltet. Die erste Induktivität 32 stellt das erste Bestandteil von zwei Hauptbestandteilen des Filters 23 dar· Das andere Bestandteil des Filters ist ein Kondensator 33» der zwischen die Wechselspannungsabgabeleitung und die Masseleitang 30 geschaltet ist. Die Induktivität 32 bildet einen Schutz gegen einen Kurzschluß in der von der Spannungsquelle komaenden Leitung 22, falls die Ausgangeleitungen 11 und 30 miteinander in Verbindung kontn sollten· Dies ist von ganz besonderes Vorteil, wenn die durch den Wechselrichter zu speisende Belastung ein Wechselstrommotor ist, der einen Anlaufstrom aufweisen kann, der 15 bis 20-fach hoher ist als sein äetriebsstrom.

In dem Kegler 24 ist eine zweite Induktivität 34 mit ihrem einen Ende mit der nechselspannungsabgabeleitung 11, und mit ihrem anderen Ende mit einem Paar von entgegengesetzt polarisierten Schaltern und verbundenen Schaltern 35» 36 verbunden· In einer bevorzugten Ausführung werden als polarisierte Schalter steuerbare Halbleitergleich* richter verwendet« Der steuerbare Halbleitergleichrichter 35 enthält eine Anode 35a, eine Kathode 35c und ein Tor- oder Steuerelement

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- 8 ·· BAD ORIGINAL

35g· In gleicher Weise sind auch die Anorde, die Kathode und das Steuerelement τοη dem steuerbaren Halbleitergleichrichter 36 bezeichnet« Zwischen dem Steuerelement 35g und der Kathode 35c des Halb·· leitergleichrichters 35 ist ein Paar τοη Leitungen 37_f38 angeschlossen, vie auch entsprechend ein Paar τοη Leitungen 40,41 mit der Kathode 36c, bzw« dem Steuerelement 36g des Halbleitergleichrichters 36 verbunden ist« Über diese Tier Leitungen werden entsprechende Steuersignale zugeführt, um die Leitfähigkeit, bzw« die Nichtleitfähigkeit der polarisierten Sehalter zu steuern, wie das ganz schema« tisch durch die einzelne Leitung 28 in Fig«l angedeutet ist«

Die einzelne Leitung 27 τοη Fig.l, welche das Abtasten der Wechselapannung*»Ausgangsspannung durch die Begiersteuereinheit 26 darstellt, wird in der Zeichnung τοη Fig«2 durch die beiden Leitungen 42, 43 dargestellt, die mit der Weehselspannungsabgabeleitung 11, bzw« mit der Hasseleitung 30 verbunden sind· Dementsprechend wird auch die Amplitude der an die Belastung abgegebenen Spannung durch die Amplitude des Signals dargestellt, das zwischen den Laitungen 42, 43 erscheint*

Im Betrieb wird das τοη der Auegangsseite des Wechselrichters abgegebene Rechtecksignal aber den Kondensater 31 An das Filter 23 gelegt, und infolge der Blindstromkomponenten in dieser Schaltung wird ein im wesentlichen sinusförmiges Weehselspannungs«Ausgangssignal erzeugt* Wenn die elektrischen Werte der Induktivität 32 und des Kondensators 33 so gewählt sind, daß sie bei der Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 10 im wesentlichen den gleichen Impedanzwert auf· weisen, wird eine Abstimmkennlinie oder ein Frequenzgang erhalten, welche oder welcher der ausgezogenen Kurve 44 in Fig«3 entspricht«

Im einzelnen ist diese Kurre 44 eine zusammengesetzte Kannlinie, die den Wert der InduktiTität enthält, welche durch den effektiTen Wert

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BAD 01-"'/VUAi.

der Induktivität 34 im Begier 24 dargestellt wird und durch denjenigen Teil einer Periode bestimmt ist, in welcher die zweite Induktivität 34 (vermittels der Leitfähigkeit der Halbleitergleichrichter 35_t36) in den Stromkreis zwischen der Wechselspannungsabgabelcitung 11 und der Masseleitung 30 geschaltet ist«

Wenn berücksichtigt wird, daß die zusammengesetzte Abstimmkennlinie normalerweise die durch die ausgezogene Kurv· 4% in Fig»3 angegebene ist» und daß bei einer momentanen Senkung der Belastung und einer dadurch hervorgerufenen Erhöhung der Spannung an der Be« lastung ■ die Halbleitergleichrichter 35» 36 in jeder Halbperiode der Wechselspannung früher gezündet werden, erfolgt eine Verminderung des effektiven Wertes der Induktivität in der Anordnung Filter-Begier, so daß die zusammengesetzte Abstimmkennlinie in die durch die gestrichelte Kurve 45 angedeutete Lage verschoben wird· Wenn die an die Belastung abgegebene Spannung abzunehmen beginnt oder wenn auf der Eingangsseite des Wechselrichters Spannungsänderungen auftreten, wird die abgegebene Spannung automatisch abgetastet und durch eine Betätigung der Reglersteuereinheit 26 und des Beglers 24 kompensiert, um die zusammengesetzte Abstimmkennlinie des Filters und des Beglers zu verändern und die über die Leitung 11 an die Belastung abgegebene Weihselspannung zu stabilisieren« Im.Filter und in dem Begier wird nur sehr wenig Strom verbraucht, da diese im wesentlichen aus Blind» Stromkomponenten bestehen«

Figur 4 zeigt die Einzelheiten der Begiersteuereinheit 26 und ihre Anschlüsse an die Wechselspannungsabgabeleitung 11 zum Anlegen von Steuersignalen an den Begier 24, Wie vorstehend ausgeführt wurde, wird die einzelne Leitung 27 der Fig«l in der hier dargestellten Schaltung durch die Leitungen 42, 43, wie auch in der Schaltung von Fig,2 dargestellt« Die einzelne Leitung 28 von Fig.l besteht in Wirklichkeit aus den vier Leitungen 37, 38* 40 und 41, die in den

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BAD ORiGiNAL¹⁰ -

Fig· 2 and 4 dargestellt sind« Die ait den gleichen Bezugszeichen versehenen Leitungen in den Fig. 2 und 4 stellen die Verbindungen zwischen des Begier und der Reglersteuereinheit dar«

In der in Fig.4 dargestellten Schaltung wird ein zwischen den Leitungen 42, 43 erseheinende· WechselSpannungssignal über einen Transformator 50 an eine Gleichrichterbrücke 51 gelegt, und das τοη der Brüoke abgegebene Gleichspannungssignal erscheint zwischen den Leitern 52» 53 der Begiersteuereinheit 26. Das abgegebene Gleich·· spannungssignal wird einer Spannungsteilersehaltung zugeführt, die aus den Widerständen 54, 55» 66 und dem im Stromkreis liegenden Teil des Potentiometers 62 besteht· Parallel zu Widerstand 66 und Potentio· meter 62 ist ein Kondensator 56 geschaltet. Das Signal, oder vielmehr die zwischen Widerstand 55 nnd Kondensator 56 anliegende Spannung wird über den Schutzwiderstand 57 für die ^ransisterbasis an die Basis 58b des Transistors 58 gelegt, dessen Emitter 58e über eine Zener-Diode 60 mit dem Leiter 53 verbunden ist» Da die Zener-Diode 60 eine bestimmte Bezugsspannung liefert, ist der Leitfähigkeitsgrad des Transistors 58 eine Funktion der zwischen den Leitern 52, 53 erseheinenden Gleichspannung· Eine Einstellung der Größe der Bezugsspannung, gegen die die abgegebene Wechselspannung verglichen wird, erfolgt durch Veränderung der Stellung des Abgreifers 61 des Potentiometers 62, durch welchen die Spannungsverteilung des Spannungsteilers, welcher die Leitfähigkeit des Transistors 58 regelt, verändert wird«

Die Leitfähigkeit des Transistors 58 regelt die Leitfähigkeit des Transistors 63 und die Betätigungszeit des Transistors mit einem Übergang 64, wodurch die Abgabe der Steuersignale für die steuerbaren Halbleitergleichrichter über den Transformator 65 und die Leitungen 37, 38, bzw» 40 und 41 zu den polarisierten Schaltern 35, 36 im Begier 24 gesteuert wird· Die Anschlüsse und die Wirkungsweise der verschiedenen Komponenten der Schaltung sind für den Fachmann ohne

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weiteres ersichtlich· Zur weiteren Erleichterung und üb die Anwendung der Erfindung mit einem geringsten Aufwand an Versuchen für den Fachaaun zu ermöglichen» ist aa Ende der Beschreibung eine Aufstellung der Komponenten, zusasnaen ait deren Werten angegeben« Diese Aufstellung ist nur als ein Beispiel gedacht und soll die Erfindung in keiner Weise begrenzen·

In Fig,5 der Zeichnungen ist eine parallelgeschaltete Stresnrer-Borgungsanlage achesmtisch dargestellt« In dar Fig.5 ist die zeit« aäflig geteilt angeschlossene induktivität 3k ohne die polarisierten Schalter 35» 36 wie in den Torangegangenen Beschreibungen dargestellt, wobei es jedoch ohne weiteres ersichtlich sein dürfte, dafi die An« crdnung und die Wirkungsweise der zeita&flig geteilt angeschlossenen Induktivität gft&au derjenigen entspricht, welche in Verbindung «it den vorangegange&en Figuren beschrieben wurde· Von der Wechselspannungsleitung 86 abgeführte Wechselspannungsenergie wird über eine in Seihe liegende Induktirität 87 «nd die WechselSpannungsabgabeleitung 11 zur Belastung oder de« Abnehmer 88 geführt« Von der Wechselspannungsapeiseleitung 86 fährt eine zweite Speiseleitung über das Ladegerät 90 (das in bekannter Weise eines Gleichrichteranordnung enthalten kann), den Wechselrichter 10, das Filter 23 und den Regler 24 zu dex WechselSpannungsabgabeleitung 11. Es ist eine Synchrenieiereinheit 92 vorgesehen, welche zur Abtastung der Phase des über die Leitung 11 abgegebenen Wechselstreaisignals dient und ein Signal an den Wechselrichter 10 abgeben kann» ua diesen so zu synchronisieren, daß die tob Wechselrichter abgegebene WechselSpannung in Phase stit 4er Wechselspannung in der Leitung 11 ist» Diese Schaltung gewährleistet, dafi der Wechselrichter bei eines Ausfall der primären Speiseleitung mit der in Reihe geschalteten Induktivität 87 nicht nur die Belastung i« gleichen Augenblick «it Strosi versorgt,

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ohne daß irgendein Schaltvorgang erforderlich ist, sondern sich auch genau in Phase mit der Spannung befindet, die der Belastung über die direkte Speiseleitung nit der -induktivität 87 zugeführt worden ist« Die andere Verbindung zwischen der Wechselspannungsleitung 86 und der oynehronisiereinheit 92 dient dazu, um die Synchronisiereinheit 92 wirkungslos zu machen, wenn die Wechselspannung in der Spannungsleitung 86 ausfällt, so daß der Wechselrichter nach phasengleicher Aufnahme der Belastung ohne eine Regelung durch die Synchronisiereinheit 92 betrieben werden kann.

In dem Schaltschema von Fig,5 wird die am Eingang des Ladegerätes 90 liegende Wechselspannung gleichgerichtet und dazu verwendet, um den Akkumulator 91 aufzuladen, so daß der Wechselrichter 10 stets eine Spannung liefern kann, wenn in der primären Speiseleitung ein Versagen oder ein Stromausfall auftreten sollte* Wenn die an der Belastung liegende Spannung höher als die vom Wechselrichter abgegebene Spannung wird, wird Energie durch den Wechselrichter hindurch in den Akkumulator "zurückgepumpt", wobei das Ladegerät bei seiner Aufgabe unterstützt wird· Dieses "Zurückpumpen^M von Energie wird auf bekannte Weise durch "Rückkopplung»- oder Überspannungs"«Dioden in den Phasenleitungen des Wechselrichter· ermöglicht, deren Anordnung und Wirkungsweise allgemein bekannt ist. Wenn dagegen der

Spannungswert in der Wechselspannungsabgabeleitung 11 absinken sollte,

genau

beginnt der/in Phase mit der Ausgangsspannung betriebene Wechselrichter, Energie über das Filter 23 und den Regler 24 abzugeben, um die zu einer Regelung der abgegebenen Wechselspannung erforderliche Spannungsdifferenz zu liefern«

Vermittels 4er Verbindung des Kondensators 33 "it der Seite der Induktivität 32, welche mit der Abgabeleitung 11 verbunden ist, wirkt der Kondensator 33 "it der Induktivität 87 in einer solchen

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Weise zusammen, daß bei Abgabe you Wechselspannungsenergie an die Belastung über die primäre Speiseleitung ein Filter gebildet ist. Auf diese Weise ist der Begier wirksam, ganz gleich, ob die Belastung durch die primäre Speiseleitung 86 über die Induktivität 87 oder durch den Wechselrichter 10 mit Energie gespeist wird· Das Filter beseitigt gleichzeitig Störsignale in der Speiseleitung und auf der Ausgangsseite des Wechselrichters« Durch diese Anordnung ist eine Kurzschlußsicherung für die Wechselspannungsleitung 86 gegeben, welche eine selbsttätige Übergabe der Belastung an den Wechselrichter veranlaßt, weil dieser stets in die Schaltung eingeschaltet ist und ohne Belastung betrieben wird· Einer der hauptsächlichsten Vorteile, der Erfindung liegt in der Absicherung gegen einen Kurzschluß in der Wechselspannungsspeiseleitung 86· Wenn im Hinblick auf Fig,5 ein Kurzschluß zwischen der Speiseleitung 86 und Masse auftreten sollte, bleibt das in Fig.5 gezeigte System in Betrieb, indem die von dem Wechselrichter 10 abgegebene Spannung die Blindstromkomponenten des Filters 23 und des Reglers 24 mit Spannung versorgt. Die Induktivität 87 stellt dann eine Isolation gegenüber dem Kurzschluß dar«

Im Folgenden sollen einige Angaben über die für ein· praktisch« Ausführung einer Anordnung nach der Erfindung verwendbaren Koepe« nenten gegeben werden· In einer praktisch ausgeführten und geprüften Anordnung wurde der Wechselrichter 10 (Fig»l) mit einer Gleichspannung von 240 Volt betrieben, wobei die vom Wechselrichter abgegebene Spannung eine Bechteckfvvm hatte, deren nominale Spannungsamplitude 120 Volt betrug» Diese Spannung wurde unter Vollbelastung von einem Filter 23 bei 3,5 kVA auf 230 Volt hochtransformiert, wobei das Filter 23 gleichseitig die Gesamtverzerrung der Ausgangsspannung auf weniger als 5 % hielt,

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-U-

Die dabei verwendeten Konponenten der in den Fig« 2 und 4 dargestellten Schaltungselemente waren dabei die folgenden:

Komponente	Bezeichnung, bzw. Kennwe
35	G,E.C 50
36	G.K.C 50
51	1N4005 (insgesamt Tier)
58,60	RA-2
63	2N3638
64	2N2646
70	1N4005
82	1N914
85	1N3799A
32	12,8 milliHenry
34	19,6 milliHenry
33	600 /uP, 370 Volt
56	10 /uF, 25 Volt -
74	47 /uF, 50 Volt -
75	47 /nP, 50 Volt -
76	47 /uP, 50 Volt -
80	18 /uF, 100 Volt -
54	18 Kiloohm» 5 Watt
55	2,2 Kiloohm
57	2,2 Kiloohm
62	2,o Kiloohm
66	1 Kiloehm, 5 Watt
67	5 IiIo»h«, 5 Watt
68	5 Kiloohm, 5 Watt
71	820 0hm
72	4,7 Kiloohm
73	560 0hm
77	6,8 Kiloohm
78	680 0hm
81	330 0hm
83	15 0hm
84	15 0hm
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Claims

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Patentansprüche :

.J Wecheelspannungsregler zur Amplitudenregelung einer Wechselspannung, die durch einen Wechselrichter erzeugt und über eine WechselSpannungsableitung an eine Belastung oder einen Abnehmer abgegeben wird, bestehend aus einem Filter, das eine erste Induktivität, die zwischen dem Wechselrichter und der Wechselspannungsabgabeleitung geschaltet ist, und einen Kondensator enthält, der zwischen der Wechselspannungsabgabeleitung und Uasse geschaltet ist, gekennzeichnet durch einen Regler (2<t), der zwischen der Wechselspannungsabgabeleitung (ll) und Uaaee geschaltet ist, und eine zweite Induktivität (3*)» einen ersten polarisierten Schalter (35)» der in einem vorgegebenen Richtungssinn mit dem einen Ende der zweiten Induktivität verbunden ist, und einen zweiten polarisierten Schalter (36) aufweist, der in einem entgegengesetzten Richtungesinn zu dem vorgegebenen Richtungssinn mit dem genannten Ende der zweiten Induktivität verbunden ist, wobei ein Schließen des ersten Schalters (35) einen Stromweg durch die zweite Induktivität (34t) während wenigstens eines Teils der Wechselspannungsperiode vervollständigt, wenn der momentane Spannungswert der abgegebenen Wechselspannung eine vorgegebene Polarität besitzt, und ein Schließen des zweiten Schalters (36) einen Stromweg durch die «weite Induktivität (3%) während wenigstens eines Teils der Wechselspannungsperiode vervollständigt, wenn der momentane Spannungswert der abgegebenen Wechsel» spannung eine der vorgegebenen Polarität entgegengesetzt gerichtete

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BAD OBlGiNAL

Polarität besitzt, und somit einen zeitmäßig geteilten Anschluß der zweiten Induktivität darstellt, welche zusammen mit dem Filter eine zusammengesetzte Abstimmkennlinie (Fig.3) erzeugt, und durch eine Reglersteuereinheit (26), die mit der Wechselspannungsabgabeleitung (ll) verbunden ist und die Amplitude der von Filter (23) an die Belastung (88) abgegebenen Wechselspannung abtastet und mit dem Regler (24) verbunden ist, der in Abhängigkeit von einer Ab« weichung der Amplitude der abgegebenen Wechselspannung in einer ersten Richtung die Schließzeiten der Schalter (35»36) in einem ersten Sinn verändert, um die Abstimmkennlinie in einer ersten Richtung zu verschieben, und in Abhängigkeit von einer Abweichung der Amplitude der abgegebenen Wechselspannung in einer zweiten Richtung die Schließzeiten der Schalter (35»36) in einem zweiten, dem ersten Sinn entgegengesetzt gerichteten Sinn verändert, um die Abstimmkennlinie in einer der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung zu verschieben und auf diese Weise die Amplitude der abgegebenen Wechselspannung zu regeln·

2« Wechselspannungsregler nach Anspruch 1, der in ein ununterbrochen Strom lieferndes Stromversorgungssystem geschaltet ist, das durch Störungen in des Wechselspannungsleitungen in der Form von Kurzschlüssen, Unterbrechungen der Leitungen oder niedriger Versorgungsspannung nicht beeinträchtigbar ist, gekennzeichnet durch ein Ladegerät (90)« das an eine Wechselspannungsspeiaeleitung (86) angeschlossen ist, als Eingangsspannung eine Wechselspannung erhält und as den Wechselrichter (1O) eine Gleichspannung abgibt, die ihrerseits durch diesen in eine Wechselspannung umgeformt wird, einen Akkumulator (91), der an den Wechselrichter (lO) angeschlossen ist und diesen bei einem Ausfall des Ladegerätes (90) mit Strom

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BAD ORiG:.

beliefert« eine dritte Induktivität (87)> die zwischen der Wechselspannungsspeiseleitung (86) und der WechselSpannungsabgabeleitung (ll) geschaltet und deren elektrische Größe in wesentlichen gleich derjenigen der ersten Induktivität (32) gewählt ist und sit dem Kondensator (33) zusammen einen Filterkreis bildet, wenn kein von dem Wechselrichter kommender Laststroa durch die erste Indukti» vität fließt und die Belastung über die dritte Induktivität gespeist wird» und eine Synchronisiereinheit (92), deren Eingänge an der Wechselspannungsspeiseleitung (86) und an der Wechselspannungsabgabeleitung (ll) liegen und deren Ausgang an dem Wechselrichter (1O) liegt, und welche die Phase der vom Wechselrichter abgegebenen Spannung synchron zur Phase der abgegebenen Wechselspannung hält, welche über die Wechselspannungsabgabeleitung an die Belastung abgegeben wird»

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