DE1950049A1 - Regleranordnung - Google Patents

Description

' Oipl.-Ιης. Egon Prinz

Dr. Gertrud Hauser tooo Moneh.n 6o, 3 Okt 19B9

Dipl.-Ing. Gottfried Leiser ^{Ern!bergerstrasse}" ' Patentanwalt· Telegramme ι labyrinth Manchen

Telefon: 83 15 10 .

Poihchedclcontoi Manchen 117078 I 9 5 0 0 A Unser¹ Zeichen: N 490

WORTH ELECTRIC COMPANY Galion, Ohio H4 833/V.St.A.

Regleranordnung

Ferroresonance Regler sind gegenwärtig auf dem Gebiet der Spannungsversorgung weit verbreitet. Unter die vielen Vorteile solcher Regler ist die Tatsache zu zählen, daß es sich um eine regelnde Transformatorschaltung handelt, welche eine Spannungsisolierung erzeugt und eine Einstellung der Ausgangsspannung ermöglicht.

Bu/ku Außerdem

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Außerdem 1st ein solcher Regler zuverlässig, verhältnismäßig billig, einfach aufgebaut und besitzt geringe Abmessungen, erzielt eine ausgezeichnete Spannungsregelung bei statischen und dynamischen Spannungs'Snderungen in der Eingangsleitung, 1st seinem Wesen nach vor Kurzschlüssen geschützt, hat einen guten Wirkungsgrad und eine gute Eingangsleistungszahl, besitzt Ausgangs-.eigenschaften, welche Glelchrichtervkchützen und ein t kleineres Filter als andere Arten von Spannungsquellen erfordern, und er kann mehrere Ausgänge versorgen. Zusiammenfassend kann gesagt werden, daß die Spannungsversorgung mit einem ferroresonanten Regler die einfachste, billigste und zuverlässigste Spannungsversorgung ist, welche heutzutage zur Erzeugung hoher geregelter Gleich- oder Wechselspannungsleitungen aus einer Wechselepannungsqüelle verfügbar ist.

Die geometrische Form eines bekannten einstückigen ferroresonanten Reglers besteht grundsätzlich aus einem Kern mit einem äußeren rechteckigen Rahmen und einem vertikalen Mittelschenkel, einer auf den oberen Teil t des vertikalen Mittelschenkels gewickelten Eingangswicklung zum Anschluß einer Spannungsquelle, einer auf den unteren Teil des vertikalen Mittelschenkels gewickelten Ausgangswicklungj welche mit einer Gleichrichter-Filteranordnung zur Erzeugung eines Gleichspannungsausgangs verbunden werden kann, einem magnetischen Nebenschluß, welcher am vertikalen Ilittelschenkel zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung angeordnet 1st, einer dritten Wicklung, welche auf den vertikalen Mittelschenkel unterhalb des magnetischen

Nebenschlusses

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Nebenschlusses gewickelt ist, und aus einem Resonanzkondensator, welcher parallel zu der dritten Wicklung Geschaltet ist.

Wenn der Regler in einen .ferroresonant.en Betriebszustand übergeht, wird derjenige Teil des magnetischen Kreises, in welchen die Belastungswicklung und die Kondensatorwicklung gewickelt sind (das heißt der untere Teil des vertikalen Mittelschenkels), am Ende jeder Halbperiode der sekundären oder Belastungsspannungs-Wellenform sehr weit in die magnetische Sättigung ausgesteuert. Die Hysteresekennlinie des magnetischen Materials in solchen Betriebsarten 1st bekannt.

Wenn der Regler ohne Belastung und mit hoher Spannung in der Eingangsleitung arbeitet, ändert sich der Hagnetfluß innerhalb eines ersten Bereichs von Werten, woraus sich eine Flußänderung von A B. ergibt. Beim anderen Lxtrem der Arbeitsweise (das heißt bei voller Belastung und niedriger Spannung in der Eingangsleitung) ändert sich der Magnetfluß innerhalb eines zweiten Bereiches von Werten, woraus sich eine Flußllnderunf £s b„ ergibt. Da das Lisen weit in die S."tti{-unc; ausgesteuert wird, _L:üt ΔΒ^ΔΒ^ una die .gleichgerichtete durchschnitt iiclve Ausgangsspannun. bleibt nahezu konstant iir. gesagter. Arbeitsbereich.

Bei Anwendungen, welche n-£ßig hehe FrczentsCtze üer Kegeluivrsbandbreite ermöglichen, beispielsweise ί 5% bis ± 1OX für alle Veränderlichen, wie Heizspannung, Belastung, Temperatur, Frequenz, Kerstellmvstoleranzen

u nc.

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und Einschwingverhalten, arbeitet die Spannungsversorgung mit einem ferroresonanten Regler höchst zufriedenstellend.

Beivielen Anwendungen ist es jedoch auf diesem Gebiet ' hai-zutage erforderlich, eine Spannungsversorgung zu erzielen, bei welcher eine Regelung der Ausgangsspannung im Bereich unterhalb ± 5% möglich ist. Der ferroresonante Regler 1st im allgemeinen nicht in der Lage, diese Regelgrenzen einzuhalten, und bei solchen Anwendungen schaltet map in der Praxis einen Reihenregler in Reihe mit dem Gleichspannungsausgang des ferroresonanten Reglers, um die Regelung zu verbessern. Eine solche Schaltanordnung hat einen geringen Wirkungs- ' grad, ist kostspielig und kompliziert und ergibt eine verminderte Zuverlässigkeit.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Regler zu schaffen, welcher eine Regelung ergibt, die bezüglich der mit einer einfachen Reglersehaltung mit ferroresonantem Transformator erzielten Regelung verbessert ist, und welcher insbesondere eine Regelung im Bereich unterhalb ± 5% ohne die Nachteile der Reihenreglerkombination mit ferroresonantem Transformator ermöglicht.

Dieses Ziel wird durch eine ferroresonante Reglersehaltung erreicht, welche grundsätzlich Schaltanordnungen, wie Thyristoren, verwendet, die dur'ih Rückkopplungs-Steuerschalturigen gesteuert werden, so daß eine Induktivität parallel zu einem Kondensator geschaltet wird,

um

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um dadurch in Resonanz und selektiv den Kondensator zu entladen.

Es ist ein besonderes Ziel der Erfindung, eine Anordnung dieser Art zu schaffen, welche einen höheren Wirkungsgrad besitzt und weniger kostspielig ist als ein bekannter ferroresonanter Regler mit Reihentransistor, wobei er trotzdem in der Lage ist, mehrere gegen die Wejchselspannungsquelle und gegeneinander isolierte geregelte Ausgänge zu erzielen.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine Darstellung eines einstückigen ferroresoanten Transformators mit Thyristor-Schaltsteuerung gemäß der Erfindung,

Figur 2A ein Schaltbild einer Reglerschaltung mit der in Figur 1 gezeigten ferroresonanten Anordnung gemäß der Erfindung sowie einer Integrator-Rückkopplungsschaltung,

Figur 2B ein Schaltbild eines Mehrfachbelastungs-Ausgangsreglersj bei welchem die ferroresonante Anordnung gemäß der Erfindung verwendet ist, einschließlich Schaltungseinzelheiten der in Figur 2A gezeigten Integrator-Rückkopplungsschaltung und Gleichstrom-Eingangssteuerschaltung,

Figuren 3A und 3B Rückkopplungsschaltungen zur Erzielung

einer

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einer Belastungsspannungs-Steuerung für die erfindungsgemäßen Regler,

Figur 4a eine Darstellung einer aus einem Bauteil bestehenden Reglerschaltung, bei welcher eine Thyristor-Schaltsteuerung angewendet wird,

Figur 4b ein Blockschaltbild der in Figur 4A gezeigten Steuerschaltung und

>Figur 5 Diagramme der von der in den Figuren ¹JA und 4B dargestellten Anordnung erzeugten Ausgangsspannungsund Stromjellenformen.

Wie oben erwähnt, wird ein bekannter einstückiger ferroresonanter Transformator am Ende jeder Halbperiode der Sekundärspannung in demjenigen Teil des magnetischen Kreises, auf welchen die Belastungs- und Kondensatorwicklungen gewickelt sind, weit in die Sättigung ausgesteuert. Die im Kondensator in dem Zeitpunkt, in dem das Eisen in den Sättigungsbereich kommt (das heißt nahe dem Ende jeder Halbperiode), gespeicherte Energie wird auf das Magnetfeld durch eine resonante Entladung des Kondensators übertragen, welche durch die Sättlgungsinduktanz der Kondensatorwicklung hervorgerufen wird. Der Kondensator kehrt die Polarität infolge der vom Resonanzkreis erzeugten Schwingung, um und ein Teil der im Magnetfeld gespeicherten Energie wird auf den Kon-?' densator zurückübertragen.· Die Sättigüngsinduktanz wird durch die Windungen N„ der Kondensatorwicklung, die Fläche des Eisenv/eges und durch die Steigung der B-H-Kurve im Sättigungsbereich bestimmt.

Die .'

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I-io Erfindung schafft eine neue Schaltung zur Durchführung dor gleichen Betriebsart in einem ferxOrescnanten Transformator unter Verwendung von Schaltanordnungen, Vielehe so ausgebildet sind, daß eine Induktivität parallel zu einem Kondensator geschaltet und ciio Induktivität veranlaßt wird, eine Resonanzentladung des Kondensators hervorzurufen. In Figur 1 ist eine Schaltung dargestellt, welche einen einstükkigen, ferroresonanten Transformator 10 mit einem dreiochenkligen Kern 12 aufweist, der aus geschichteten Lisenpaketen besteht und die übliche E-Form mit einem oberen Querschenkel 1^, vertikalen Seitenschenkeln 16, 18 und einem vertikalen Mittelschenkel 20 besitzen kann. Ein I-förmiges Eisenpaket Ii-ept am offenen Ende des E-förmigen Eisenpaketes an und überspannt dasselbe, wodurch der untere Querschenkel 22 gebildet wird. Diese E-I-Kombinationen können ineinander geschichtet werde-n, so daß die dargestellte Anordnung gebildet wird. Magnetische Hebenschlüsse 2¹J liegen am vertikalen*Mittelschenkel 20 an, wobei deren Enden im Abstand von den vertikalen Schenkeln 16, 18 liegen, so daß Jeweils Luftspalten 25 bzw. 26 gebildet werden.

Eine Primürwiclriunt: 28 (H₁) ist auf den vertikalen Mittelschenkel 20 oberhalb der magnetischen Uebenschlüsse 2M gewickelt und deren Klemmen 3O₃ 32 sind so angeordnet, daf? sie an eine übliche, nicht gezeigte Wechselspannungsquelle angeschlossen werden können. Eine Sekundärwicklung 3¹* (N_n) ist an: vertikalen Mittelschenkel 20 unterhalb der magnetischen Nebenschlüsse

vorgesehen

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vorgesehen und die Klemmen 36, 38 derselben sind so angeordnet , daß sie an eine Last "6.0 (oder bei bestimmten Anwendungen an eine Gleichrichter-Filterschaltung) angeschlossen werden können. Eine dritte-. Wicklung ^O (N ) ist auf den vertikalen Mittelsehenkel .20 unterhalb des magnetischen Nebenschlusses ?Λ gewickelt und deren Klemmen Ά2, 4*i sind mit einer Resonanzschaltanordnung 46 verbunden, welche aus einem Resonanzkondensator 48 und einer linearen Induktivität 50 sowie einem Paar von um- W gekehrt parallel geschalteten Thyristorschaltern 52, 54 (siliciumgesteuerte Gleichrichter) besteht. Die Induktivität 50 und das umgekehrt geschaltete Paar von Thyristorschaltern 52, 54 sind in Reihe parallel zürn Kondensator 48 geschaltet. Die Steuerelektroden der Thyristorschalter 52, 5^ werden durch eine Steuerschaltung 55 gesteuert, wie weiter unten ausführlich beschrieben, und die Thyristorschalter 52» 5¹J werden dadurch nahe dem Ende jeder Halbperiode der Sekundärspannung in den leitenden Zustand geschaltet, so deß die im Kondensator JJß gespeicherte Energie durch Resonanzentladung des Kondensators auf das Magnetfeld der Induktivität 50 übertragen wird. -

Ls kann gezeigt werden, daß die Flußänderung im Mittelschenkel 20 des Transformators 10 proportional zum Zeitintegral der Spannung an den Sekundärwicklungen 34, 40 ist. Die Flußänderung & 0 kann daher ausgedrückt, werden:

Ie dt = I

wobei. ejjg die Spannung am Kondensator 46 und eg_Q die

" - - Spannung

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Spannung an der Last 6o 1st. Bei konstanter Eingangsfrequenz bleibt die gleichgerichtete, durchschnittliche Ausgangsspannung konstant, wenn das Zeitintegral der Spannung i\ber eine halbe Periode am Ausgang konstant gehalten wird.

Eine ausführlichere Darstellung der Steuerschaltung 55 zur Steuerung der Arbeitsweise der Schaltanordnungen 52, 5²J zur Erzielung der Resonanzentladung in der erläuterten Weise ist in Figur 2A wiedergegeben. Die Steuerschaltung 55 weist eine Rückkopplungswicklung 64 auf (welche auf den Mittelschenkel 20 des Kerns 12 unterhalb des magnetischen Nebenschlusses 24 gemäß Figur 1 gewickelt sein kann), welche mit einer Integratorschaltung 80 zusammenwirkt, die die vom Magnetfluß im MitIeLschenkel 20 erzeugte Wellenform integriert und einen Ausgangsimpuls für die Verwendung zur selektiven Zündung der Schaltanordnungen 52, 54 für den ferroresonanten Transformator 10 erzeugt.

Insbesondere weist eine Rückkopplungswicklung 64, welche aus U- auf den Mittelschenkel 20 des Kerns 10 gewickelten Windungen besteht, einen Mittelabgriff 70 und ein Paar von Endklemmen 66, 68 auf, welehe über Dioden 72, 74 angeschlossen sind, so daß eine Gleichrichter schaltung 76 mit Mittelabgriff geschaffen .wird. Der Ausgang der Dioden 72, 74 ist über einen ersten Leiter mit der Integratorschaltung 80 verbunden und der Mittelabgriff 70 ist über einen zweiten Leiter mit der Integratorschaltung 80 verbunden. Ein nicht gezeigter Brückeriglelchrichter kann statt der dargestellten Gleich

rieht er schaltung

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richterschaltung 76 verwendet werden.

Die gleichgerichtete Wellenform der an der Wicklung 64 herrschenden Spannung wird durch die Integratorschal- , tung 80 integriert und erzeugt einen Ausgang e., welcher mit der Zeit ansteigt, und dieser Ausgang wird mit einem Gleichspannungs-Steuereingang e₂ durch den Pegeldetektor 82 verglichen. Der Ausgang e. ergibt den ersten Eingang für den Pegeldetektor und der'Eingang e₂ ergibt den zweiten Eingang für den Pegeldetektor. Wenn die Ausgangsspannung e. des Integrators 80 einen vorbestimmten Wert bezüglich der Steuereingangs-Gleichspannung e„ erreicht, wird ein Impulssignal am Ausgang des Pegeldetektors 82 erzeugt. Der Ausgangsimpuls wird durch einen Impulsverstärker 86 verstärkt und als Steuerimpuls auf die Thyristorschalter 52, 5¹J gegeben. Die Schalter 52, 54 leiten abwechselnd in abwechselnden Halbperioden in an sich bekannter Weise.

Eine Rückstellschaltung 88 stellt die Integratorschaltung 80 am Ende jeder Halbperiode (das heißt wenn die Transformatorspannung auf Null geht) zurück, so daß ein IntegrationsVorgang in jeder Halbperiode möglich ist. .

Die Thyristorschalter 52, 54 ermöglichen eine Resonanzentladung des Kondensators 48, wie oben erläutert, wenn sie durch den Impulsverstärker 86 In den leitenden Zustand geschaltet werden.

Zur Erzielung eines konstanten Gleichspannungs-Steuereingangs über die Eingangsklemmen 83,85 zum Pegeldetek-

tor

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tor 02 erzeugt die Schaltung derartige Impulse, daß die Fläche unter der Spannungswellenform vom Beginn jeder lialbperiode bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Thyristoren 52, ^¹J gezündet werden,, konstant ist. Daher bleibt die gleichgerichtete durchschnittliche Spannung an der Wicklung 6*1 über einen weiten Änderungsbereich des Belaatungsstromes und der Iilngangsnetzspannung annähernd konstant.

Die Arbeitskennwerte der Reglerschaltung sind wesentlich besser als diejenigen von bekannten ferroresonant en Regern. Die lietzsparinungsregelung, welche beim erfindungsgemüEen Regler eine Funktion der Arbeitsweise der Integrntorschaltung 80 und des Pegeldetektors 82 ist, ist derart, daß es für eine Änderung von ± Ii in der lietzwechselspannung möglich ist, eine wesentlich geringere Ausgangsregelung als * 1% zu erzielen. Die Rerlersohaltung besitzt eine Uberstrom-Begrenzung, welche mit derjenigen eines einfachen ferroresonanten Reglers vergleiciibar 1st.

Die Frequensempfindlichkeit des Reglers- ist ebenfalls mit derjenigen cit-s bekannten ferroresonanten Reglers verrleichbar, Va.-η η die Frequenz steigt, steigt der Wert der Aus^angsspaiinung. Für eine Frequenzänderung von 1% ändert sicli der Ausgang um mindestens 1%. Dies beruht auf aer Tatsache, daß bei einer Frequenzänderung die Intev-ratorschaltung 8C und der Pegeldetc-ktcr 82 das Zeitiiitegral der spannung in jeder nalbperiode konstant halten, was erfordert, daß die Spannungsamplitude sich ebenfalls ändern muß.

Eine

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Eine Temperaturabwanderung kann durch Abwanderungen in der JEntegratorschaltung 8Q und im Pegeldetektor 82 hervorgerufen werden-. Für extrem stabile Schaltungen bleibt die Ausgangsspannung bei Änderungen der-Aufwärm- und Umgebungstemperatur im .wesentlichenkon&ant. Dies führt zu einer verbesserten Arbeitsweise gegenüber dem bekannten ferroresonanten Reglery.welcher infolge von Änderungen in der/ Sättigungsflußdichte des Eisenkerns

■ - ♦
eine Temperaturabwanderung aufweist. Von iJetzspannungs-

und Belastungsänderungen hervorgerufene Einschwingvor- | ga'nge liegen ebenfalls in der gleichen Größenordnung

wie die bei bekannten ferroresonanten Reglern auftretenden. Die Ausgarigsregelung der erfindüngsgemäßen Reglerschaltungj welche bei Änderungen der Eingangsfrequenz und/oder durch Abwanderungen in den Bestandteilen der Integratorschaltung 80 und des Pegeldetektors 82 hervorgerufene Temperaturabwanderungen eintreten kann, kann durch zur Steuerung der Steuergleichspannung an den Eingangsklernmen 83, 85 angeschlossene Schaltungen gesteuert und herabgesetzt werden. Lei einer in Figur 2E dargestellten Ausführungsform wirct die in der Rückkopplungswicklung 6'i induzierte Spannung gleichgerichtet, durch die Schaltung 146 gefiltert und mit einer stabi- \ len Zenerbezugsspannung im Detektor ikS verglichen.

Diese Spannungssteuerung kann, wenn gewünscht, durch eine getrennte Wicklung am- Hittelschenkel 20 erhalten werden. Die erzielte Spannung wird im Verstärker 152 . verstärkt und auf die Gleichspannungs-Steuereingangs-. klemme 117 des Pegeldetektors 82 als negative Rück-, kcpplungsspannung gegeben, welche änderungen in der gleichgerichteten Spannung korrigiert. Da die Ausgangs-

spannung

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spannung proportional zur gleichgerichteten Rückkopplungsspannung ist, wird der Ausgang ebenfalls konstant, gehalten.

In Figur 2B sind die Schaltungen, die in Figur 2A als Blocks dargestellt sind (wie die Integratorschaltung 80, der Pegeldetektor 82, die Rückstellschaltung. 88, die Impulsverstärkerschaltung 86), im einzelnen dargestellt. Sie sind in einer Reglerschaltung 90 verbunden, welche eine Regelung für mehrere Gleichspannungs-Ausgangsbelastungen 60a, 60b erzeugen kann. Die Reglerschaltung 90 weist Eingangsklemmen 30, 32 auf, die an eine nicht gezeigte Wechselspannungsquelle mit einem Ausgang mit Sinuswellenform angeschbssen werden können (es kann auch eine Rechteckwelle oder eine Trapez-Wellenform angewendet werden). Die Eingangsklemmen 30, sind mit der Primärwicklung 28 des Transformators 10 verbunden. Magnetische Nebenschlüsse 24 sind zwischen der Primärwicklung 28 und mehreren Sekundärwicklungen 3¹Ia, 34b, 40 und 64 angeordnet. Die Sekundärwicklung 34a hat einen Mittelabgriff und ist an ihren Endklemmen 38a, 38b über Dioden 92, 94 mit einer Seite der Last 60a verbunden und der Mittelabgriff ist mit der zwei-.ten Seite der Last 60a verbunden. Ein Brückengleichrichter oder Wechselspannungsausgänge können verwendet --." werden, wenn gewünscht. Ein Filterkondensator 9-6 ist parallel zur Last geschaltet, so daß der auf dieselbe gegebene gleichgerichtete Strom gefiltert wird. In gleicher Weise ist eine zweite Sekundärwicklung 34b über ihren Mittelabgriff und Dioden 98, 100 mit einer zweiten Last 60b verbunden. Ein Filterkondensator 102 ist parallel zur Last 60b geschaltet.

Die

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- lit -

Die Resonanzkondensatorwicklung 40 ist mit ihren Endklemmen 42, 44 in der oben beschriebenen Weise angeschlossen, wobei der Resonanzkondensator 48 parallel zu den Klemmen 42, 44 angeschlossen ist und die aus der Induktivität 50 und den umgekehrt parallel geschalteten Thyristoren 52 und 54 bestehende Resonanzentladungsschaltung in Reihe parallel zum Kondensator 48 geschaltet ist. Eine aus der Reihenschaltung des Widerstands 104 und des Kondensators 106 bestehende RC-Schaltung ist parallel zu den Thyristoren 52, 54 als Unterdrückungsschaltung für Einschwingvorgänge geschaltet, so daß die Geschwindigkeit des Spannungsanstieges an den Thyristoren 52, 54 begrenzt wird, wenn die Thyristoren infolge des Nulldurchgangs des Stroms in jeder Halbperiode abgeschaltet werden. Wenn daher der Thyristor 52 Strom in Durchlaßrichtung leitet, ist die Spannung am Thyristor 52 extrem niedrig. Wenn der Resonanzstrom durch Null geht und sieh umzukehren sucht, hört der Thyristor 52 auf zu leiten und beginnt Spannung in der umgekehrten Richtung aufzunehmen. Die Spannung am Thyristor 54 steigt sehr schnell in Durchlaßrichtung infolge des plötzlichen Abfalls in der Ä'nderungsgeschwiridigkeit des Stroms. Die Schaltung 104, I06 verringert die Anstiegsgeschwindigkeit dieser Spannung und verhin-, dert eine Zündung des Thyristors 54 infolge einer grossen Spannungsänderung dv/dt. Die Schaltung 104, 106 verhindert auch ein starkes Einsehalt-Überschwingen der Spannung, welches durch die in der Induktivität 50 ge-» speicherte Energie hervorgerufen wird,' und zwar, infolge des Abschaltstroms in Sperrichtung, welcher die Nennwerte der Thyristoren 52, 54 in Durchlaß- oder Sperrrichtung übersteigen kann.

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Die Thyristoren 52, 5*1 werden in aufeinanderfolgenden Halbperioden durch auf die St euer elektroden von der Steuerschaltung 55 gegebene Signale abwechselnd in den leitenden Zustand geschaltet, wie nachfolgend beschrieben. Die Leitung durch die Thyristoren 52, 5^ bewirkt eine Resonanzentladung des Kondensators *J8 einmal während jeder Halbperiode in der oben in bezug auf Figur 1 erläuterten Weise.

Der Transformator 10 weist weiter eine Rückkopplungswicklung 6h auf, deren Endklemmen 66, 68 über Gleichrichter 72, 7^ nit einer Eingangskiemme "A" einer Integratorschaltunp: 80 verbunden sind und deren Mittelabgriff mit einer zweiten L'ingangsklemme "B" der Integratorschaltung 60 verbunden sind. Die Integratorschaltung 80 weist einen Spannungsteiler mit Widerständen 106, 110 und einem als Emitterfolger geschalteten Transistor 112 auf, wobei der Emitter des Transistors 112 über den Widerstand 113 mit der einen Eingangsklemme A verbunden 1st und der Kollektor über den Kondensator 114 n.it der zweiten Eingangsklemme B verbunden ist. Die Spannung am Widerstand 108 wird auf die Reihenschaltung der Basis-Emitterklemme des Transistors 112 und des Widerstands 113 gegeben. Die Spannung am Emitter des Translators 112 folgt der Spannung an der Basis des Transistors 112, wenn die Baais-Emltterspannung bezüglich der Spannung am Widerstand 113 klein ist. Infolgedessen hat die Spannung am Widerstand 113 nahezu die gleiche Wellenform wie die Spannung am Widerstand 108, Vielehe die gleiche Wellenform hat wie die Spannung an den Klemmen A-B, die dem Ausgang der Transformator-

wicklung

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— C

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wicklung 64 und der Gleichrichterschalt-ung 76 entspricht. Der Emitterstrom des Transistors 1:12 ist ^ proportional zur Spannung bei A-B Und hat die gleiche Wellenform wie diese. Da der Kollektorstrom bei einem Transistor mit hohem Verstärkungsfaktor annähernd gleich dem Emitterstrom ist, ist der auf den Kondensator 11*1 gegebene Strom proportional zur augenblicklichen Spannung an «den Klemmen A-B. Die Spannung am Kondensator 114 wird gegeben durch:

wobei" l_c der Kollektorstrom des Transistors 112 ist.

Daher ist die Spannung.am Kondensator 11*1 proportional zum Integral der Spannung an den Eittgangsklemmen A-B. Der Spannungsausgang aus der Integratorschaltung 80 wird auf den Eingang des Pegeldetiektors 82 gegeben, welcher grundsatzlich aus einem Unijunctioh-TransistOr 116 und aus den Widerständen 118, 120 besteht. Der Emitter des Unijunction-Transistors 116 ist mit dem Ausgang der Integratorschaltunc 80 über die Klemme "C" verbunden. Die Basis 1 des Unijunction-Transistors 116 erhält geregelte Vorspannung über den Widerstand 118 vom VerbindunEspunlct einer Zenerdiode 124 und eines Widerstandes 122 in der Rückstellschaltung 88 und ist weiter über den Leiter 117 so angeschlossen, daß sie Vorspannungen von; Rückkopplun£sVerst£rker 152 empfängt. Die Basis 2 des Unijunction-Transistors 116 ist über den Widerstand 120 mit der EinganEs'klemme "B" und über

den

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den Leiter 119 mit dem Eingang der Impulsverstärkerschaltung 86 verbunden. Wenn die Spannung am Emitter des Unijunction-Transistors 116 gleich einem Bruchteil ¹N der Spannung am Punkt D wird, so erfolgt ein Rückkopplungsdurchbruch zwischen den Klemmen C und E, so daß ein Ausgangsimpuls über den Leiter 119 auf den Impulsverstärker 86 gegeben

Die Rückstellschaltung 88 liefert nicht nur eine geregelte Vorspannung für den Unijunction-Transistor 116, sondern stellt auch eine Einrichtung zum Zurückstellen der Integratorschaltung 80 dar. Das heißt, daß am Ende jeder Halbperiode, wenn die Spannung bei A-B auf Null geht, die Spannung bei D ebenfalls auf Null geht und der Kondensator 114 sich in den Emitterkreis des Transistors Il6 entlädt, so daß die Kondensatorspannung auf Null zurückgestellt /wird»

Der Ausgangsimpuls, welcher vom Pegeldetektor 82 erzeugt wird, wenn die Spannung des Kondensators 114 gleich dem vorbestimmten Bruchteil N des Spannungswert.s am Punkt D wird oder denselben übersteigt, wird auf den Eingang der Impulsverstörkerschaltung 86 gegeben, welche einen Transistor 130 und einen Impulstransformator 134 enthält. Der Basis^Emitterkreis des Transistors 130 ist über den Überstrom-Begrenzungswiderstand 128 mit dem Ausgangskreis des Pegeldetektors 82 verbunden und sein Emitter ist über die Vorspanndiode 132 mit der Eingangsklemme B und sein Kollektor über die Primärwicklung 133 des Impulstransformatora 134 mit der Eingangsklemme "A" verbunden. Ein Gleich

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-Hr

richter 136 ist parallel zur Primärwicklung des Transformators 134.geschaltet, so daß die Kollektor-Emitterspannung am Transistor 130 begrenzt Wird, wenn der Transistor 130 in den nicht leitenden Zustand geschaltet wird. Wenn die Eingangsspannung vom Pegeldetektor 82 auf die Basis des Transistors 130 die von der Diode 132 erzeugte Vorspannung übersteigt, leitet der Transistor 130, der Basisstrom desTransistors 130 wird verstärkt und der Kollektorstrom induziert eine Spannung in der Primärwicklung 133 des Transformators

Zwei Sekundärwicklungen 135, 137 des Transformators sind über Strombegrenzerwiderstände 1^0 bzw. 1^2 mit den Steuerelektroden-Kathodenkreisen der Thyristoren 52 _s 54 verbunden. Die Impulsspannung in der Primär-; wicklung des Transformators 13^ wird auf die getrennten Sekundärwicklungen 135s, 137 übertragen, welche Stromimpulse über die Widerstände l40, l42 auf die Steuerelektroden der Thyristoren 52, 5k geben. Einer der Thyristoren 52, 54, welcher positive Anodenspannung hat, wenn der Steuerimpuls auftritt, nimmt in bekannter Weise einen leitenden Zustand an.

Aus der obigen Beschreibung ist,zu entnehmen, daß die beschriebene Schaltung, welche den Integrator 80, den Pegeldetektor 82, die Rückstellschaltung 88 und den Impulsverstärker 86 enthält, eine gesteuerte Schaltung der Thyristoren 52, 5^ in jeder Halbperiode der Be- ' lastungpspanWüng hervorruft und die Resonanzentladung des Konäehsa^orsr MB zur Erzielung der gewünschten Regelung steuert. Man kann beispielsweise kurz zusammen

fassen

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!is

fassen, daß bei einer plötzlichen Störung des mit den Klemmen 30, 32 verbundenen Wechselspannungseinganges, welche ein Ansteigen der Eingangswechselspannung an den Klemmen 3o, 32 hervorruft, die Sekundärspannungen, welche an den Sekundärwicklungen 3¹Ja, 3¹Jb, ¹IO, 64 auftreten, ebenfalls zu steigen suchen. Wenn die Spannung an der Sekundärwicklung 6¹J und den entsprechenden Klemmen A-B steigt, gibt die Integratorschaltung 80 einen größeren Strom auf den Kondensator 114, wodurch sich der Kondensator Hk schneller entlädt. Wenn in diesem Zeitpunkt angenommen wird, daß die Spannung im Funkt D konstant ist (das heißt, dafi der dargestellte Rückkopi lun£sveratürker 152 ■ abgetrennt ist), so schaltet der Unijunction-Transistor 116 in einer kürzeren Seitspanne, utr.Jt. ;;ich da:; {ileiche Spannunf-s-Zeitintegral ergibt. Infcl(jedessen wird der Thyristor 52 (oder je nachdem 5^) einceschaltet und entlädt den Resonanzkondensator¹IS, so daE ale sekundäre Spannunps-Zeitflücr.ti verh"ltnisnMßi£: "konstant ^eliLlteri "wird» Ls 1st daher erziel.:.lieh, daß die ^i-ur.dlerende SchaltUi:^.- Cie. Aus^ant"sap"anr.un;-on regelt und verh?'ltni.sir.i^:-ßit; konstant hült.

i;ei Anv.o!:ji«;._c!:j I ei vrelehcn ein. hvhcrer " F.t.^; _c einrad erwünscht ist U!;d-1 el \:cichen ir.sbescncei'c- /.r.derunger: in der Aus,;:ai:_;-.-.;v-^r-i-^«bj ^^lc auf ".iicerur:ren iu der Ein-" rangsfre.iue!..: (". -. tzfrequenz) und auf ^i.derunpen in felge von ler.perat uiiit-v/anderuUu ir. Int ef rat er und reaeldetektor beruhen, r:i\_:lichst klein gemacht werden seilen, wird eine zweite Eückkopplungsschaltung über den Leiter 117 mit der basis 1" des Unijunction-Transistors 116 verbunden.

tiese

BAD ORiGiNAL

Diese Rückkopplungsschaltung weist grundsätzlich eine Gleichrichter- und Filterschaltung 146, welche mit den Eingangsklemmen A, B verbunden ist, einen Spannungsdetektor 148 und einen Rückkopplungsverstärker 152 auf, dessen Ausgang mit der Basis 1 des Unijunction-Transistors 116 im Pegeldetektor 82 verbunden ist. Die Gleichrichter- und Filterschaltung 146 enthält eine Gleichrichterdiode 154 und einen Kondensator 156 zur Filterung der Spannung bei A-B, so daß eine geglättete P Gleichspannung auf die Spannungsdetektorschaltung l48 gegeben wird. Der Gleichrichter 15¹J sperrt den Stromfluß in umgekehrter Richtung und verhindert, daß der Kondensator 156 die Spannung bei A-B aufrecht erhält. Die vom Kondensator 156 zum Spannungsdetektor 148 gegebene Gleichspannung ist proportional zur Spitzenspannung an den Klemmen A-B. Da die Gleichspannungs-Ausgangsbelastungen 60a, 60b, welche parallel zu den Kondensatoren $6 und 102 geschaltet sind, zu den Spitzenspannungen des Transforma€ors proportionale Spannungen aufweisen, ist die Spitzenspannung an den Klemmen A-B proportional zu den Ausgangsspannungen.

Der Spannungsdetektor 148 enthält ein Spannungsteiler-Netzwerk mit den Widerständen 158, 16O, l62, eine Bezugs-Zenerdiode 164 und einen parallel zum Kondensator 156 geschalteten Reihenwiderstand 166 sowie einen Differenzverstärker, welcher aus Transistoren j !TO, 172 besteht, die einen gemeinsamen, den Widerstand 168 enthaltenden Emitterkreis besitzen. Die Spannung am Widerstand I58 im Spannungsteiler-Netzwerk wird mit der Spannung an der Zenerdlode. 1*64-ver

glichen

0098Ί5/Η50

!95QQ49

glichen und die Differenzspannung wird vom Differenzverstärker 170, 172 verstärkt und der Ausgang am Kollektor des Transistors 172 wird auf den Eingang des Rückkopplungsverstärkers 152 gegeben.

Der Rückkopplungsverstärker 152 enthält eine stabilisierende RC-Schaltung 17^, 176, einen Verstärkertransistor 178, Vorspannwiderstände 18O, 182, einen Strombegrenzerwiderstand 184 und eine Trenndiode I86.

Der Kollektorstromausgang des Transistors 172 im Differenzverstärker wird auf die Basis des Verstärkertransistors 178 gegeben. Die RC-Schaltung 174, 176 stellt eine Einrichtung zur Stabilisierung der Anlage dar, um eine Rückkopplungsschwingung zu verhindern, die Basis- und Emitterwiderstände 180, 182 ergeben die Gleichstrom-Vorspannung für den Transistor 178 und der Kollektorwiderstand 18¹I begrenzt den aus dem Kollektor des Transistors 178 gezogenen Strom, wenn der Transistor 178 gesättigt wird. Die Diode 186 trennt den Kollektorkreis des Transistors 178 vom Pegeldetektor 82, wenn die Spannung im Pegeldetektor 82"einmal während jeder Halbperiode auf Null geht.

Es werde zuerst angenommen, daß bei Betrieb die Spitzenspannung bei A^B infolge einer langsam veränderlichen. Wirkung steigt, dann steigt die Spannung am Kondensator 156 und veranlaßt die Basis des Transistors 172, ein negativeres Potential anzunehmen als die Basis des Transistors 170. Der Kollektorstrom des Transistors 172 steigt und Infolgedessen steigt der Basisstrom des

Transistors

.001816/1ASO ^{: :}

Transistors 172. Der Kollektorstrom des Transistors 178, welcher durch den Widerstand 184 und den Gleichrichter 186 fließt, steigt und bewirkt ein Sinken der Spannung am Punkt D bezüglich des Punktes E. Dieser Spannungsabfall bewirkt ein Schalten des Unijunction-Pegeldetektors 82 bei einem verhältnismäßig niedrigeren Wert der Spannung an der Klemme C. Infolgedessen muß sich die Amplitude der Spannung an den Eingangsklemmen A-B verringern, damit der Fehler ausgeglichen wird. Wenn eine ausreichende Verstärkung im Rückkopplungsverstärker 152 erzielt wird, bleiben die Gleichspannung am Kondensator 156 und auch die Spitzenspannung an den Klemmen A-B bei allen Störungen innerhalb der Kennwerte des Reglers im wesentlichen konstant.

Auf diese Weise ist eine Regelung der Ausgangsspannun- zen für alle Veränderlichen, wie iletzspannung₃ Netzfrequenz, Temperatur und wechselseitige Belastungswirkungen, möglich. Eine enge magnetische Kopplung zwischen der Rückkopplungswicklung und den Belastungswicklungen ist erwünscht.

Aus dem Vorangehenden ist zu entnehmen, daß die Last entweder aus einer Wechselstromlast, wie in Figur 2A gezeigt» oder aus einer Gleichrichter- und Filterschaltung bestehen kann, so daß ein Gleichspannungsausgang mit geringer Wellung für einzelne oder mehrfache Lasten erzeugt wird, wie in Figur 2B gezeigt.

Bei bestimmten Anwendungen kann es erwünscht sein, noch weitergehend im Hinblick auf Änderungen der Belastungs

spannung

0090

spännung, welche durch Änderungen des Belastungsstromes hervorgerufen werden, zu regeln, und solche Schaltungen sind in den Figuren 3A und \3B dargestellt. Für eine einzige Ausgangswicklung 3Ί, welche eine Ausgangsgleichspannung über die Gleichrichterschaltung 35 auf eine Last 60 gibt, wobei diese Spannung vom Kondensator 96 gefiltert wird, kann eine Schaltung gemäß Figur 3A zur Abtastung der Belastungsspannung und zur Erzeugung eines Rückkopplungs-Steuersignals über den oben genannten zweiten Rückkopplüngsweg vorgesehen werden, um den Ausgang konstant zu halten. Bei der in Figur 3Λ dargestellten Anordnung wird die Äusgangsspannung der East 60 durch einen Detektor 190 abgetastet (welcher gleich dem Spannungsdetektor 1^8 gemäß Figur 2B ausgebildet sein kann) und wird mit einer von einer Zenerdiode 192 gelieferten Bezugsspannung verglichen. Der erhaltene Ausgang wird auf einen Rückkopplungsverstärker, wie den in Figur 2B gezeigten Verstärker 152, gegeben.

Eine Schaltung zur Regelung des Wechselspannungsausganges einer Schaltung, wie sie in Figur 2A gezeigt ist, ist in Figur 3B dargestellt. Bei dieser Schaltung ist ein Trenntrans format or 19¹J parallel zu den Ausgangsklemmen* der Wicklung 3¹J geschaltet, wobei der Ausgang dieses Transformators durch Gleichrichter 196, 198 gleichgerichtet und durch den Kondensator 200 gefiltert und auf einen Detektor 202 zum Vergleich mit der durch eine Zenerdiode 20¹I gelieferten Bezugsspannung gegeben wird. Das Ausgangssignal des Detektors 202 wird auf einen Rückkopplungsverstärker, wie den

Verstärker

009815/1450

Verstärker 152, gegeben, welcher In der In Figur 2A dargestellten Weise angeschlossen ist.

Bei einer Anwendung, bei der ein Wechselspannungsausgang geregelt werden soll, können verschiedene Eigenschäften der Wechselspannungs-Wellenform festgestellt und konstant gehalten werden. Wenn beispielsweise der Effektivwert wichtig Ist, dann kann ein Abtaster der effektiven Spannung parallel zur Belastungswicklung über einen Trenntransformator geschaltet werden, so daß der Ausgang des Reglers festgestellt wird, und der abgetastete Rückkopplungsfehler wird zu einem in der beschriebenen Weise angeschlossenen Rückkopplungsverstärker zurückgekoppelt.

Andere Eigenschaften, wie der gleichgerichtete mittlere oder Spitzenwert des Wechselspannungsausgangs, können ebenfalls festgestellt und in ähnlicher Weise geregelt v/erden. *

Es wird bemerkt, daß die oben erläuterten Steuerschaltungen jeweils einen Resonanzentladungskreis enthalten, der aus einer Induktivität 50 und einem entgegengesetzt parallel geschalteten Paar-von Thyristoren (siliciumgesteuerten Gleichrichtern) 52, 54 besteht, wobei diese Kombination parallel zum Resonanzkondensator 48 geschaltet ist. Die Impulsströme mit hoher Spitze, welche im Resonanzkondensator 48 am Ende jeder Kalbperlode fließen, durchlaufen den aus dem Re-sonanzkondensator 48 und der Resonanzentladungs-Induktivität 50 bestehenden Kreis. Bei einem bekannten ferro-

' resonanten

009815/1450

resonanten Regler müssen die Resonanzentladungsströme in der Kondensatorwicklung fließen und daher muß die Kondensatorwicklungs-Voltamperezahl das 2,5- bis 3»O-fache'der Belastungs-Voltamperezahl betragen. In den Schaltungen, welche die Resonanzentladungsinduktivität 50 und die Thyristoren 52, 54 verwenden, fließen die Resonanzentladungsströme nicht in der Kondensatorwicklung 40. Infolgedessen kann die Voltamperezahl der Kondensatorwicklung wesentlich erniedrigt werden. Eine typische Voltamperezahl ist gleich der Belastungs-Voltamperezahl. Infolgedessen kann sowohl Größe als auch Gewicht des Transformators vermindert werden»

Der Transformator ist so ausgelegt, daß er bei normalem Betrieb nicht gesättigt wird. Daher sind die Eisenverluste vermindert und es wird ein höherer Wirkungsgrad erzielt. Dies erfordert, daß mehr Eisen verwendet wird, um die Sättigung des Eisens zu verhindern (gewöhnlich 10 % bis 20 % mehr Eisen).

Eine einstückige ferroresonante Anordnung, welche die Resonanzentladungsinduktivität als zugehörigen Teil eines einzigen magnetischen Bauteils enthält, ist in Figur 4A dargestellt und eine echematische Darstellung dieser Schaltung zusammen mit einem Blockachaltbild der Steuerschaltung Ist in Figur 4b gezeigt* Dieser in Figur 4a dargestellte Bauteil 210 kann aus geschichteten, miteinander verflochtenen E- und !-Teilen bestehen, wodurch ein drelscheniellger M&gnefcfcern 212 gebildet wird, wie ei» In Figur 2A dargestellt* ist. Auch andere Anordnungen mit ähnliche*· Form könnet verwendet

werden

-26- 19500*3

werden. Eine Eingangswicklung 228 ist auf den vertikalen Mittelschenkel 220 gewickelt und weist Klemmen 23Oj 232 auf, die an eine geeignete Wechselspannungsquelle anschließbar sind. Die Belastungswicklung 234, welche ebenfalls auf den Mittelschenkel 220 gewickelt ist, weist Klemmen 236, 238 zum Anschluß an den Ausgang, einer Last 258 (oder eines Gleichrichterfilters) auf. Ein erstes Paket von I-Schichten 22¹I Ist zwischen die Wechselspannungs-Eingangswlcklung 228 und die Sekundärwicklungen 240, 264 und 234 eingesetzt, so daß -ein magnetischer Nebenschlußweg über die Luftspalte 225, 226 gebildet wird. Eine sekundäre Rüekkopplungswicklung 264 ist auf den Mittelschenkel 220 unterhalb des magnetischen Nebenschlusses 224 gewickelt und gibt Signale auf die Gleichspannungs-Steuerschaltung 28O zur Erzeugung von Rückkopplungssignalen für Regelzwecke in der oben aeschriebenen Weise. Eine Resonanzkondensatorwlcklung 240, welche unterhalb des Nebenschlusses 224 auf den Mittelschenkel 220 gewickelt ist, weist einen parallel zu den Endklemmen 242, 244 angeschlossenen Kondensator 248 auf. Eine weitere Wicklung 247 auf dem Mittelschenkel 220 ist mit ihren Klemmen 253, 255 mit einem Paar von Thyristoren 252, 254 verbunden, welche umgekehrt parallel zueinander und in Reihe mit der Wicklung 247 geschaltet sind. Ein zweiter magnetischer Nebenschluß 245 ist zwischen den Sekundärwicklungen 234, 264, 240 und der Wicklung 247 angeordnet. '

Es sind drei magnetische Wege vorhanden, auf welchen Magnetflüsse unabhängig^voneinander erzeugt werden

können

können. Der erste Magnetflußweg für den Fluß gL besteht aus dem Teil des Mittelschenkels 220, auf welchen die Primärwicklung 228 gewickelt ist, dem ersten Nebenschluß 22*J und den Luftspalten 225, 226 sowie den äußeren Schenkeln 216, 2L8 des Kerns 212. Der zweite magnetische Weg für den Fluß Φ~ besteht aus Teilen des Hittelschenkels 220, auf welche die Belastungswicklung 234 aufgewickelt ist, dem zweiten Hebenschluß 245 und den zugehörigen Luftspalten 243, 24l, den äusseren Schenkeln 216, 218 und den Luftspalten 225, 226 sowie dem ersten Hebenschlußweg 22¹I. Der dritte Magnetflußweg für den Fluß SO, besteht -aus dem Teil des Mttelschenkels 220", auf welchen die Wicklung 247 gewickelt ist, den äußeren Schenkeln 216, 218 und dem zweiten magnetischen IJebenschlußweg 245 einschließlich der Luftspalten 243, 24l.

Eine Steuerschaltung 28ü, welche den oben beschriebenen Schaltungen ähnlich ist, weist eine Integratorschaltung 80, einen Pegeldetektor 82, einen Impulsverstärker 86 und eine Rückstellschaltung 88 für die Thyristoren 252, 25*1 auf, welche in der oben beschriebenen Weise arbeiten. Ein Primiirfluß (8- wird durch die Hetzspannung hervorgerufen und der sekundäre Fluß CL entsteht in ähnlicher Weise wie bei den oben beschriebenen Schaltungen. Wenn der Magnetfluß einen durch die Steuerschaltung bestimmten kritischen Wert erreicht, werden die Thyristoren 252. 254 in den leitenden Zustand geschaltet.

Die Spannung an der Rückkopplungswicklung 264 ist definiert als

^ef

ΟΌ9815/Η50

Die Steuerschaltung 280 integriert diese Spannung und löst den leitenden Zustand eines der"Thyristoren in der beschriebenen V/eise aus. Dieses Integral ist da- ^^ her proportional -zum Magnetfluß.. Wenn ein Thyristor (entweder 252 oder *25*O in den leitenden Zustand geschaltet ist, geht die Spannung an der Wicklung 2Hj

P auf einen sehr nahe an Null liegenden Wert. Der Magnetfluß 0, "bleibt daher verhältnismäßig konstant, da das Zeitintegral der Spannung an der Wicklung 2i7 extrem klein ist. Der Magnetfluß 0p kann sich daher nur durch eine Änderung des Flusses 2L im zweiten magnetischen Weg ändern,, der aus dem Mittelschenkel 220, auf welchen die Sekundärwicklungen gewickelt sind, dem ersten und_2weiten Nebenschlußweg und den äußeren Schenkeln 21.6, 218 besteht. Die Induktanz an der Wicklung 2¹JO * ist sehr gering und wird hauptsächlich durch die Windungen der Kondensatorwicklung 240 und die magnetischen Eigenschaften und Abmessungen des zweiten Magnetflußweges bestimmt. Die Induktanz wird niedrig ge-

" wählt, um den Kondensator 248 zu zwingen, mit der effektiven Induktanz der Kondensatorwicklung 2¹JO zu schwingen. Die Kondensatorspannung fällt auf Null ab und kehrt infolge dieser Schwingung ihre Polarität um. : Wenn der Strom im leitenden Thyristor (entweder 252 oder 251')- negativ zu werden sucht, hört die Anordnung auf zu leiten und die Spannung an der Wicklung 247 steigt auf einen durch das Wlndungsverhältnis der Wicklungen 247 und 240 bestimmten Wert

^ec

009 815/14B0

Wenn die Thyristoren 252, 254 nicht leiten, so ist der Magnetfluß 0, etwa gleich 0«.

j_o-8 247 dt ^{x 10}

₂₄₇
oder e₂ or .-^j-L

In jeder Halbperiode der Sekundärspannung wird ein Thyristor (252 oder 25*0 in den leitenden Zustand geschaltet» wodurch eine Resonanzentladung des Kondensators 248 und eine Umkehrung der Kondensatorspannung hervorgerufen wird. Die Wellenforraen der entstehenden Ströme und Spannungen sind in Figur 5 dargestellt.

Durch Änderung des Spannungs-Zeitintegrals der Rückkopplungsspannung an der Wicklung 264 vor dem Zünden des Thyristors 252 oder 254 ist eine Steuerung des Werts der sekundären oder Belastungsspannung möglich. Durch Einbau eines Detektors und Rückkopplungsverstärkers, welcher eine Sekundärspannung abtastet und einen Gleichspannungs-Steuerelngang für den Pegeldetektor erzeugt, kann die Ausgangsspannung geregelt werden. Die oben für diesen Zweck beschriebenen Steuerverfahren können auch auf den in den Figuren 4A_t4B dargestellten Regler angewendet werden« Alle bei der eine getrennte ResonanzinduktivitSt veFwemdsmelen Schaltung angewendeten Ruckkopplungsvesifahren können bei der in

00981S/14 SO

Figur 4A dargestellten Schaltung, die den einzigen Bauteil verwendet, angewendet werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung gemäß den Paaren 4A und ^B besteht aus einem einheitlichen Bauteil mit den oben erwähnten Vorteilen. Der Bauteil ist jectoch viel größer als die b-jelspielsweise in den Figuren 2A und 2B dargestellte Kombination. Dies beruht auf der Tatsache, daß starke Impulsresonanzströme in der Kondensatorwicklung fließen müssen. Der Voltampere-Iiennwert der Kondensatorwicklung muß etwa das 2,5- bis 3,0-.fache des Voltampere-ifennwerts der Last bei der einstückigen Anordnung gemäß Figur 4A betragen, während. der Volt ampere -Nennwert der Kondensatorv/icklung bei der Anordnung gemäß den Figuren 2A₃ 2B etwa gleich dem Voltampere-Hennwert der Last ist. Eer Voltampere-Kennwert der Wicklung 247 muß bei der in Figur 4A gezeigten Schaltung etwa gleich demjenigen der Kondensator-Wicklung sein und infolgedessen ist die Anordnung gemäß Figur ¹IA etwas größer.

BAD ORIGINAL

Patentansprüche

OQ9815/US0

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Regleranordnun^, gekennzeichnet durch einen Transformat ort eil mit einem Magnetkern, eine Primärwicklung am Magnetkern mit einer Einrichtung zum Anschließen der Primärwicklung an eine Weehselspannungsquelle, eine Sekundärwicklung am Magnetkern, eine Uebenschlußanordnung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung am Magnetkern, einen Resonanzkreis mit einem Kondensator und einer linearen Induktivität, eine Schaltanordnung zur selektiven Leitung von Strömen in zwei Richtungen · in Abhängigkeit vom Empfang von Steuersignalen, wobei die Schaltanordnung im leitenden Zustand einen Resonanzentladungskreis mit der Induktivität und dem Kondensator bildet j und durch eine Steueranordnung zum Steuern der Schaltanordnung, so daß dieselbe in einer gesteuerten Zeitspanne in abwechselnden Halbperioden der Spannung in der'Sekundärwicklung leitet und eine Resonanzentladung des Kondensators hervorgerufen wird.

   2. Regleranordnung, gekennzeichnet durch einen Transformatorteil mit einem Magnetkern, eine Primärwicklung, welche auf den-Magnetkern gewickelt ist, zur Erzeugung eines Magnetflusses im Kern mit einer Einrichtung zum Anschließen der Primärwicklung an eine Wechselspannungsquelle, eine Sekundärwicklung, welche auf den Magnetkern gewickelt ist, mit einer Einrichtung zum Anschließen der Sekundärwicklung an einen Ausgangskreis, eine weitere Sekundärwicklung, welche auf den Kern

   gewickelt

   009815/1450

   BAD ORIGINAL

   - 32- T950049

   gewickelt ist, eine Nebenschlußanordnung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung auf dem Magnetkern, einen Resonanzkreis mit einem parallel zu der weiteren Sekundärwicklung geschalteten Kondensator, einer linearen Induktivität und einer Schaltanordnung zur wahlweisen Leitung von Strömen in zwei Richtungen in Abhängigkeit vom Empfang von Steuersignalen sowie mit einer die Induktivität und die Schaltanordnung parallel sum Kondensator schaltenden Einrichtung und durch eine Steuereinrichtung sum Steuern der Schaltanordnung, so daß sie in einer gesteuerten Zeitspanne" in abwechselnden Halbperloden der Ausgangsspannung leitet und eine Resonanzentlaciung des Kondensators hervorgerufen wird*

   3. Regleranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine auf den Kern gewickelte Rückkopplungswicklung zur Erzeugung einer Spannung proportional zur Flußänderung im Kern aufweist.

   ¹I. Regleranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine auf den Kern gewickelte Rückkopplungswicklung, eine Integratorschaltung zum Integrieren der von der Rückkopplungswicklung gelieferten Wellenform, eine die Integratorschaltung an die Rückkopplungswicklung anschließende Einrichtung und einen mit der Integratorschaltung verbundenen Impulsgenerator zur Aufgabe eines Impulses auf die Schalt_s anordnung in jeder Halbperiode aufweist.'

   5. Regleranrodnung nach Anspruchh, gekennzeichnet durch

   eine

   ■-■■■;.- ■■■■■ - -. ■*

   Q09815/U50

   eine Rückstellschaltung zum Zurückstellen der Integratorschaltung einmal in ,Jeder Halbperiode der Sekundärspannung.

   Regleranordnung nach Anspruch H_t dadurch gekennzeichnet j daß der Impulsgenerator einen mit dem Ausgang der Integratorsehaltung verbundenen Pegeldetektor₉ eine Einrichtung zur Erzeugung eines Gleichspannungssignal-Pegeleingangs zum Vergleich mit dem Ausgang der Integratorschaltung und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Impulssignals für die Schaltanordnung in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Beziehung des Integratorausgangs und des Pegeleingangs aufweist»

   Regleranordnung, gekennzeichnet durch einen Magnetkern mit einem ersten und zweiten vertikalen seitlichen Schenkel und einem Mittelschenkel sowie einem oberen und unteren Querschenkel ₃ eine auf den Mittelschenkel gewickelte Primärwicklung mit einer Einrichtung zum Anschließen der Primärwicklung an eine Wechselspannungsquelle, eine erste Sekundärwicklung und eine zweite Sekundärwicklung, welche auf den Mittelschenkel des Magnetkerns gewickelt sind, einen zwischen der Primärwicklung und den Sekundärwicklungen angeordneten magnetischen Nebenschlußwegs eine Einrichtung zum Anschließen der ersten Sekundärwicklung an einen Belastungskreis, einen parallel zu der zweiten Sekundärwicklung geschalteten Kondensator* einen parallel zu dem Kondensator geschalteten Kreis, welcher aus einer linearen Induktivität besteht _t --"äie in Heine mit einer Parallelschaltung von umgekehrt

   storschaltern geschaltet 1st, und durch eine Steuereinrichtung zum abwechselnden Steuern eines der Schalter in den leitenden Zustand in einer gesteuerten Zeitspanne in abwechselnden Halbperioden der Sekundärspannungs-Wellenformen_s so daß eine Resonanzentladung des Kondensators bewirkt wird*

   8, Regleranordnung nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Aufgabe von Rückkopplungssignalen auf die Steuereinrichtung, welche sich mit einem gegebenen Merkmai der Spannung in der Sekundärwicklung ändern.

   9. Regleranordnung₉ gekennzeichnet durch einen Kern, eine Primärwicklung an dem Kern mit einer Einrichtung zum Anschließen der Primärwicklung an eine Wechselspannungsquellev eine auf den Kern gewickelte Sekundärwicklung, einen Resonanzkreis mit einem Kondensator, welcher parallel su mindestens einem Teil der Sekundärwicklung geschaltet ist, und mit einer Schaltanordnung zur wahlweisen Leitung von Strömen in zwei Richtungen in Abhängigkeit vom Empfang von Steuersignalen, wobei die Schältanordnung in Reihe mit der Induktivität und parallel zu dem Kondensator geschaltet ist, und durch eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Schaltanordnung, so daß dieselbe in einer ausgewählten Zeitspanne in abwechselnden Halfoperioden der Spannung in der Sekundärwicklung leitet und eine^Resonanzentladung des / Kondensators hervorgerufen wird* wobei" die Steuereinrichtung eine auf den Kern gewiekelte. RÜekkopplütigswicklung, eine mit der Rückkopplungswiokluzig verbundene

   00981 5/ 14SO _0RK3INAL ,HS

   1950043

   . Integratorschaltung, eine Bezugsanordnung zur Erzeugung einer Bezugsspannung, einen Pegeldetektor mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Spannungsausganges der Integratorschaltung; mit der Bezugsspannung und eine durch die Vergleichseinrichtung bei vorbestimmten Relativwerten der Spannungen gesteuerte Impulseinrichtung zur Aufgabe von Steuerimpulsen für die Schalter aufweist. "

   10. Regleranordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine die Rückkopplungswicklung enthaltende Einrichtung zur Erzeugung eines Spannungssignals, welches sich mit dem Spannungssignal in der Sekundärwicklung ändert, eine Einrichtung zum Gleichrichten der erzeugten Span- · nung, eine Einrichtung zur Erzeugung eines weiteren Bezugssignals, einen Detektor zum Vergleichen der erzeugten Spannung mit dem weiteren Bezugssignal und eine Einrichtung sur Aufgabe des Detektorausgangs auf den Pegeldetektor als negative Rückkopplung,

   11. Regleranordnung nach Anspruch 9_S dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine eile liückkopplungswicklung enthaltende Einrichtung zur Peststellung von Spannungsabweichungen im Eingang der Primärwicklung und eine Einrichtung zur Aufgabe von Signalen auf den Pegeldetektor zum Ausgleich dieser· Abweichungen aufweist,

   12. Regleranorönung nach Anspruch 9₃ ^kennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anschließen einer Last an mindestens einen Teil der Sekundärwicklung_s eine Einrichtung zum Abtasten der Spannung an der Last,' eine Bezugsan

   ordnung;

   009815/U50 .

   BAD ORIGINAL

   Ordnung zur Erzeugung eines Bezugssignals,, einen Detektor zum Vergleichen des abgetasteten Lastsignals mit dem Bezügssignal und eine Einrichtung zur Aufgabe des Detektorausgangs auf den Pegeldetektor in der Steuereinrieh-.;'-.-" tung.

   13· Regieranordnüng nachAnspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Last eine Wechselstromlast ist und daß die Abtästeinrichtung einen parallel zum Lastkreis geschalteten Trenntransformator, eine mit dem Ausgang des Trenntransformators verbundene Gleichrichteranordnung und eine den Ausgang der Gleichrichteranordnung mit dem Detektor verbindende Einrichtung aufweist.

   1^. Regleranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung eine Mehrzahl von Ausgangswicklungen enthält, deren Jede eine Einrichtung zum Anschließen derselben an eine andere Gleichstromlast aufweist. ^.

   15« Regleranordnung, gekennzeichnet durch einen Magnetkern, ' eine auf den Magnetkern gewickelte Primärwicklung mit ™ einer Einrichtung zum Anschließen der Primärwicklung an eine Wechselspannungsajuelle, eine auf den Magnetkern gewickelte Sekundärwicklung zur Abgabe von Leistung an eine Ausgangesehaltung, einen Resonanzkreis mit einer Induktivität, einem parallel zur Induktivität geschalteten Kondensator, einer weiteren Sekundärwicklung, einer Schaltanordnung zum wahlweisen Leiten von Strömen in zwei Richtungen in Abhängigkeit von Steuersignalen und einer die Schaltanordnung parallel zu der weiteren Sekun

   därwicklung; $

   009815/U50

   TS5Ö049

   . därwicklung schaltenden Einrichtung, wobei die Schaltanordnung, wenn sie in einer der beiden Richtungen leitet, die weitere Sekundärwicklung kurzschließt und dadurch einen Resonanzkreis herstellt, welcher die Induktivität und den Kondensator enthält, sowie durch eine Steuereinrichtung zur wahlweisen Steuerung des Leitfähigkeit szustandes der Schaltanordnung.

   16. Regleranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine auf den Magnetkern gewickelte Rückkopplungswicklung und eine mit der Rückkopplungswicklung verbundene Einrichtung zur Erzeugung von Steuerimpulsen für die Schalter aufweist.

   17. Regleranordnung.nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern eine rechteckige Form besitzt und einen vertikalen Mittelschenkel aufweist,
   auf welchen die Primär- und Sekundärwicklungen gewikkelt sind, und daß der Magnetkern einen zwischen der
   Primärwicklung und der Sekundärwicklung angeordneten;
   ersten magnetischen Nebenschluß und einen zwischen der Sekundärwicklung und der weiteren Sekundärwicklung angeordneten zweiten magnetischen Nebenschluß aufweist.

   009815/USQ

   Leerieit·