DE1925688B2 - Einrichtung zur gleichmäßigen Strombelastung von parallelgeschalteten Gleichrichtern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung. Es ist bereits eine Regeleinrichtung zu Belastungsausgleich bei mehreren, einen gemeinsamen Verbraucher speisenden und auf eine konstante Ausgangsspannung geregelten Gleichrichtern bekannt, bei der das Stellglied eines jeden Gleichrichters zusätzlich durch eine Störgröße beeinflußt wird, die aus der Belastungdifferenz der Gleichrichter gebildet wird, und wobei die Störgröße aus der Differenz der Belastung eines ersten Gleichrichters (Hauptgleichrichter) und eines jeweiligen weiteren Gleichrichters (Zusatzgleichrichter) gebildet wird und eine dieser Belastungsdifferenz proportionale Spannung oder ein Teil davon das Basispotential eines im Zusatzgleichrichter angeordneten Transistors beeinflußt, dessen Emitter-Kollektor-Kreis in der Fühlerleitung oder Sollwertleitung des Reglers des jeweiligen Gleichrichters liegt. Dabei kann im Hauptstromkreis eines jeden Gleichrichters ein Stromwandler angeordnet sein, der über eine Gleichrichterschaltung eine dem Strom proportionale Gleichspannung liefert, wobei in jedem Zusatzgleichrichter die Differenzspannung aus der so gewonnen Gleichspannung des Hauptgleichrichters und derjenigen des Zusatzgleichrichter an den Emitter-Basis-Kreis eines Transistors gelegt wird, dessen Emitter-Kollektor-Kreis parallel zu einem veränderlichen Widerstand in der Fühlerleitung des Reglers liegt. Auch können alle Gleichrichter die Transistorschaltung enthalten, wobei der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors im Hauptgleichrichter kurzgeschlossen ist. Dabei ist es möglich, daß bei Ausfall des Hauptgleichrichters der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors im folgenden Gleichrichter kurzgeschlossen wird, so daß dieser die Funktion des Hauptgleichrichters übernimmt (DE-AS 11 99 861).

Diese bekannte Einrichtung wirkt so, als ob sich für den jeweiligen Zusatzgleichrichter die Ausgangsgleichspannung in dem Maße verändert, wie eine Stromdifferenz zwischen Haupt- und Zusatzgleichrichter auftritt.

Nachteilig ist insbesondere, daß die Ausgangsgleichspannung der Gleichrichter und die den Gleichrichterströmen proportionale Differenzspannung miteinander verknüpft sind und sich daher gegenseitig beeinflussen können. Deswegen kann eine genaue Regelung auf gleiche Ströme in sämtlichen Gleichrichtern nicht erfolgen, da die Stromaufteilung auch noch von den Schwankungen der Ausgangsgleichspannung abhängig ist. Darüber hinaus muß bei dieser Einrichtung in jedem Regler eine Vergleichspannung erzeugt und auch verwendet werden, was deswegen nicht einfach ist, weil die einzelnen Vergleichsspannungsmöglichkeiten in ihren Kennlinien genau übereinstimmen müssen, wenn eine gleichmäßige Regelung und damit auch eine entsprechende Stromaufteilung erreicht werden soll,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere die geschilderten Machteile zu vermeiden. Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vor-

teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 schematisch zwei netzgespeiste, parallelgeschaltete Gleichrichter;

F i g. 2 das Schaltbild eines einzelnen Gleichrichters mit Laststromfühler und Regeleinrichtung;

F i g. 3 das Schaltbild einer ersten Ausführungsfoi m der erfindungsgemäßen Einrichtung; und

F i g. 4 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.

In F i g. 1 sind zwei Gleichrichter, ein Führungsgleichricher GI und ein Foigegleichrichter GII, dargestellt, die einander parallel eingangsartig an ein Dreiphasen-Wechselspannungsnetz R, S, Tangeschlossen sind. Die Ausgänge der Gleichrichter GI und GII sind parallel an eine Gleichspannungssammelleitung P, N angeschlossen. Jeder Gleichrichter GI bzw. GII soll eine Regelschaltung enthalten, in welcheder Laststrom als Störgröße eingeht

Die Messung des Laststroms und dessen Einführung in die Regelschaltung erfolgt bei den Gleichrichtern GI und GII auf einander entsprechende Weise, wie in Fig.3 veranschaulicht. Als Lastenstromfühler dienen Stromwandler 6,7 und 8, welche den Laststrom messen, und deren Sekundärwicklungen 9, 10 und 11 eine Gleichrichterschaltung 12 speisen. Entsprechend dem durch die Stromwandler 6, 7 und 8 fließenden Strom entsteht an einem Ladekondensator 13 der Gleichrichterschaltung 12 eine Spannung, die dem Laststrom des jeweiligen Gleichrichters GI bzw. GII proportional ist. Parallel zum Ladekondensator 13 liegt ein Spannungsteiler, gebildet von Widerständen 14 und 15. Die zwischen einem Abgriff 16 des Widerstandes 15 und dem Minuspol der Gleichrichterschaltung 12 abzunehmende Spannung steuert gegen eine Zeneriode 17 einen Transistor 18 ar. Dieser wirkt derart auf einen Regelverstärker 19 ein, daß letzterer über einen Impulsverstärker 20 steuerbare Halbleiter 21 des jeweiligen Gleichrichters GI bzw. GlI rückregelnd beeinflußt. Die Stellung des Abgriffs 16 und die Spannung der Zeneriode 17 sind so gewählt, daß die zwischen dem Abgriff 16 und dem Minuspol der Gleichrichterschaltung 12 bestehende Spannung zur Ansteuerung des Transistors 18 nicht ausreicht, wenn der durch die Stromwandler 6, 7 und 8 fließende Laststrom geringer ist als der Nennstrom des Gleichrichters GI bzw. GII. In diesem Fall wird der Transistor 18 allein von der Spannung am Widerstand 22 eines daraus und aus einem Widerstand 23 bestehenden Spannungsteilers angesteuert. Die Spannung am Widerstand 22 ist direkt proportional der Ausgangsspannung des Gleichrichters GI bzw. G II, so daß in einem solchen Fall die Wirkung des Regelverstärkers 19 nur von der Spannung am Widerstand 22 beeinflußt wird. Um zu verhindern, daß die von der Ausgangsspannung des Gleichrichters GI bzw. GII abhängige Spannung am Widerstand 22 und die vom Laststrom abhängige Spannung zwischen dem Minuspol der Gleichrichterschaltung 12 und dem Abgriff 16 sich gegenseitig beeinflussen, werden die beiden Spannungen über Dioden 24 und 25 entkoppelt.

Die Regelschaltung bzw. Regeleinrichtung gemäß F i g. 2 wird erfindungsgemäß so ausgestaltet, wie aus Fig.3 ersichtlich ist. Darin sind zwei Schaltungen 26 und 27 dargestellt, wobei die Schaltung 26 demjenigen Gleichrichter G1 zugeordnet ist, welcher die Stromaufteilung für alle anderen Gleichrichter anderen Gleichrichter GII usw. festgelegt und somit als Führungsgleichrichter GI wirkt, während die Schaltung 27 dem Gleichrichter GII bzw.... zugeordnet ist, dessen Strorr.belastung vom Führungsgleichrichter GI vorgegeben wird, und der somit als Folgegleichrichter GII wirkt

Bei der Schaltung 26 liegt parallel zu dem aus den

ίο Widerständen 14 und 15 gebildeten Spannungsteiler ein weiterer Spannungsteiler, der aus Widerständen 28 und 29 besteht, und aus v/elchem eine zusätzliche Spannung gewonnen wird, die ebenfalls dem Laststrom des Führungsgleichrichters GI proportional ist. Die S.chaltung 26 steuert den Regelverstärker 19 gegen die Zenerdiode 17 an, wie im Zusammenhang mit Fig.2 bereits geschildert. Der Foigegleichrichter GII, von dem beliebig viele vorgesehen sein können, wird durch die Schaltung 27 geregelt, bei welcher den Bausteinen der Schaltung 26 entsprechende Bausteine mit korrespondierenden Bezugszahlen 6', 7', 8',... versehen sind. In der Schaltung 27 wird der zugehörige Regelverstärker 19' nicht gegen eine Zenerdiode als Sollspannungsgeber angesteuert, sondern gegen die Spannung, die am zusätzlichen Spannungsteiler mit den Widerständen 28 und 29 der Schaltung 26 des Führungsgleichrichters G I gewonnen wird. Diese Spannung wird am Abgriff 30 des Widerstandes 29 so eingestellt, daß sie bei Nennstrom des Führungsgleichrichters GI der Spannung an der

jo Zenerdiode 17 entspricht.

Bei einem Teilstrom im Führungsgleichrichter GI ist die Spannung zwischen dem Minuspol der Gleichrichterschaltung 12 und dem Abgriff 30 des Widerstandes 29 der Schaltung 26 proportional geringer als bei Vollast. Diese kleinere Spannung wird für den Foigegleichrichter GII in der Schaltung 27 anstelle der Spannung der Zenerdiode 17' als Sollspannung eingeschaltet.
Die in der Schaltung 27 des Folgegleichrichters G II vorhandene, dem Laststrom des Folgegleichrichters GII proportionale Spannung zwischen dem Minuspol der Gleichrichterschaltung 12' und dem Abriff 16' des Widerstandes 15' wird am Transistor 18' mit der Spannung aus der Schaltung 26 des Führungsgleichrichters G I verglichen. Weichen die beiden Spannungen voneinander ab, dann wird über den Transistor 18' der Regelverstärker 19' angesteuert, der das Stellglied des Folgegleichrichters G II in rückregelndem Sinne beeinflußt, bis die beiden Spannungen jeweils dem Laststrom des zugehörigen Gleichrichters GI bzw. GII proportional sind, ergibt sich eine absolut gleichmäßige Laststromaufteilung.

In der beschriebenen Anordnung können beliebig viele Gleichrichter, die mit der Schaltung 27 ausgestattet sind, als Foigegleichrichter parallelgeschaltet werden. Außerdem lassen sich Gleichrichter verschiedner Stromstärken parallel schalten, wobei die Laststromaufteilung sich immer so ergeben wird, daß jeder Gleichrichter mit einem gleichen Prozentsatz seines Nennstroms betrieben wird.

In weiterer Ausgestaltung kann jeder Gleichrichter

GI bzw. GII bzw mit einem Umschalter 31 bzw. 32

ausgerüstet werden. Damit kann jeder Gleichrichter GI bzw. GW bzw. ... als Führungsgleichrichter bestimmt werden. Zu diesem Zweck ist bei jedem Gleichrichter

G I bzw. G II bzw in der zugehörigen Schaltung 26

bzw. 27 der zusätzliche Spannungsteiler mit den Widerständen 28 und 29 fest eingebaut.

In F i g. 3 befindet sich der Umschalter 31 in der Stellung »führend«, der Umschalter 32 in der Stellung »folgend«. Durch einfaches Umschalten aller Schalter in die Stellung »führend« werden alle Gleichrichter CI, G II,... jeweils selbständig, ohne über die Bauteile der Stromverteilungsregelung gegenseitig beeinflußt zu sein. Die aus den Widerständen 28 und 29 bestehenden Spannungsteiler der verschiedenen Gleichrichter GI, GII, ... sind über Dioden 33, 33', ... gegeneinander verriegelt.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in Fig.4 dargestellt. In Abhängigkeit

von der Spannung am Ladenkondensator 13 bzw. 13', die ein Maß für den fließenden Laststrom ist, wird eine Spannungsüberwachungsschaltung 34 bzw. 34' angesteuert, welche bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes selbsttätig einen weiteren Gleichrichter zu dem bzw. den bereits in Betrieb befindlichen parallel zuschaltet. Beim Absinken der Spannung am Ladenkondensator 13 bzw. 13' wird einer der Gleichrichter abgeschaltet. Dadurch ergibt sich eine vollautomatische Stromversorgungsanlage mit automatischer Zu- und Abschaltung von Gleichrichtern, je nach Leistungsbedarf.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur gleichmäßigen Strombelastung von mindestens zwei parallelgeschalteten, auf konstante Ausgangsspannung geregelten Gleichrichtern, denen jeweils Stromwandler zugeordnet sind, welche über eine Gleichrichterschaltung eine dem jeweiligen Laststrom proportionale Gleichspannung liefern, wobei ein Gleichrichter als Führungsgleichrichter und der andere Gleichrichter als Folgegleichrichter wirken, und wobei dem Folgegleichrichter ein Transistor zugeordnet ist, der mit den laststromproportionalen Gleichspannungen des Führungsgleichrichters und des Folgegleichrichters beaufschlagt ist, und dessen Kollektor mit der Regeleinrichtung des Folgegleichrichters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Transisaor (38') mit der Basis über einen Spannungsteiler (Widerstand 14', Widerstand 15') an der Gleichrichterschaltung (12') des Folgegleichrichters (G II) und mit dem Emitter über einen Spannungsleiter (Widerstand 28, Widerstand 29) an der Gleichrichterschaltung (12) des Führungsgleichrichters (G 1) liegt, und daß dem Führungsgleichrichter (G I) gleichfalls ein Transistor (18) zugeordnet ist, der mit der Basis über einen Spannungsteiler (Widerstand 14, Widerstand 15) an dessen Gleichrichterschaltung (12) liegt und mit dem Kollektor mit dessen Regeleinrichtung verbunden ist, während der Emitter an eine Zeneriode (17) angeschlossen ist, welche mit der Gleichspannung zwischen dem Minuspol der Gleichrichterschaitung (12) und dem Abgriff (16) des letzterer zugeordneten Spannungsteilers (Widerstand 14, Widerstand 15) des Führungsgleichrichters CGI) beaufschlagt ist, wobei jeder Transistor (18 bzw. 18') an der Basis über einen zusätzlichen Spannungsteiler (Widerstand 22, Widerstand 23 bzw. Widerstand 22', Widerstand 23') mit einer zur Ausgangsspannung des zugehörigen Gleichrichters (G I bzw. GI!) proportionalen Spannung beaufschlagbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Gleichrichter (G \ bzw. CII) eine Zenerdiode (17 bzw. 17'), ein Spannungsteiler (Widerstand 28, Widerstand 29) und ein Umschalter (31 bzw. 32) zugeordnet sind, welcher den zugehörigen Gleichrichter (G I bzw. GII) in einer ersten Stellung als Führungsgleichrichter und in einer zweiten Stellung als Folgegleichrichter und in einer zweiten Stellung als Folgegleichrichter wirken läßt, wobei der Abgriff (30) des Spannungsteilers (Widerstand 28, Widerstand 29) des zugehörigen Gleichrichters (Gl bzw. GII) mit dem anderen Umschalter (32 bzw. 31) und die Zenerdiode (17 bzw. 17') des zugehörigen Gleichrichters (Gl bzw. GII) mit dessen weiterem Spannungsteiler (Widerstand 14, Widerstand 15 bzw. Widerstand 14', Widerstand 15') verbunden bzw. davon abgeschaltet sowie der Emitter des Transistors (18 bzw. 18') des zugehörigen Gleichrichters (G I bzw. GII) von dem anderen Umschalter (32 bzw. 31) abgeschaltet bzw. damit verbunden ist, und wobei stets nur ein Umschalter (31; 32) in die erste Stellung geschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Gleichrichter (G I bzw. GII) eine an dessen Gleichrichterschaltung (12 bzw. 12') angeschlossene Überwachungsschaltung (34 bzw. 34') zum Zu- und Abschalten eines weiteren Gleichrichters bei Überschreiten eines bestimmten Höchstwertes bzw. Unterschreiten eines bestimmten Mindestwertes der zugeführten Spannung zugeordnet ist