DE1958920C3 - Schaltungsanordnung zur Überwachung eines periodischen oder nahezu periodischen Schalterstromes - Google Patents

Description

Erzeugung einer dem Primärstrom praktisch pro-45 portionalen Spannung auf der Sekundärseite dient und zur Überwachung eines periodischen oder nahezu

Der Kollektorstrom von Transistorschaltern in periodischen Schalterstromes mit Gleichstromanteil Wechselrichtern, Gleichstromumrichtern, Durchfluß- vorgesehen ist. Die Schalter können beliebiger Art wandlern, Sperrwandlern usw. muß z. B. zur Strom- sein, z. B. mechanisch oder elektronisch. Diese Aufregelung, zur Stromsymmetrierung oder um Über- 50 gäbe wird dadurch gelöst, daß während der Stromstrom zu verhindern, überwacht oder gemessen werden, pause auf der Sekundärseite des Stromwand«.« über Vorzugsweise ist hierfür der Kollektorkreis und die eine Diode ein Kondensator aufgeladen wird, dessen Meßeinrichtung galvanisch zu trennen. Mit Strom- Spannung während der Stromflußzeit zur Wandlerwandlern lassen sich bekanntlich Meßeinrichtung und spannung addiert wird. Auf diese Weise wird eine Leistungskreis, der den zu überwachenden Strom 55 Beschattung des Stromwandlers erreicht, die den führt, einerseits galvanisch trennen und andererseits Gleichstromanteil ergänzt und eine Meßspannung der Wertebereich des Stromes an die Meßeinrichtung erzeugt, die etwa proportional dem Kollektorstrom anpassen. Transistorschalter, wie sie in Wechsel- ist. Dies ist notwendig, um Maximalströme richtig richternzur Umformung einer Eingangsgleichspannung messen zu können. Die Schaltungsanordnung nach in eine rechteckförmige Ausgangswechselspannung 60 der Erfindung ist allgemein für periodische Ströme verwendet werden, führen aber Kollektorstrom nur in mit einer genügend langen Strompause (Trittgrenze) einer Richtung, so daß auch ein Gleichstromanteil verwendbar.

auftritt. Auf der Sekundarseite eines Stromwandlers Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist auf der wird aber nur der Wechselstromanteil des Primär- Sekundarseite des Stromwandlers ein Transistor vorstromes wirksam. Dadurch kann die Ungenauigkeit 65 gesehen, durch den der Kondensator in jeder Stromeiner Stromüberwachung bei Strömen mit einem pause impulsförmig entladen und über die Diode wieder wesentlichen Gleichstromanteil unzulässig groß wer- aufgeladen wird. Auf diese Weise ist ein gleiches Überden, wie das folgende Beispiel zeigt. gangsverhalten für wachsenden und sinkenden Strom

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und eine kleine Übergangszeil zu erhalten. In erster Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:

Näherung wirkt der Meßumformer nach der Erfindung Wenn ein mit der Primärwicklung I des Stromin Steuer- und Regelkreisen wie ein. Laufzeitglied mit Wandlers in Reihe liegender, nicht gezeichneter einer Laufzeit gleich der Periode. Statt eines Tran- Schalter geschlossen ist, fließt der Strom durch diese sistors könnte selbstverständlich auch ein Widerstand 5 Wicklung in Pfeilrichtung. An der Bürde W entsteht parallel zum Kondensator vorgesehen sein. Der dabei eine Spannung, wie sie in der F i g. 3 für den Transistor hat demgegenüber aber den Voneil, daß Abschnitt Π angedeutet ist. In der Pause Tl, wenn infolge der impulsfönr.igen Entladung wesentlich der Schalter also geöffnet hat, ist unabhängig von der schneller der Istwert des Kollektorstromes erfaßt wird Stromform J während der Stromflußzeit Tl der pri- und entsprechende Vorkehrungen bei Oberstrom ge- ίο märseitige Strom Null. Aus der Induktivität fließt in troffen werfen können. diesem Zeitpunkt aber die Energie in umgekehrter

Auf der Sekundärseite des Stromwandlers kann ein Richtung in die Bürde. An der Bürde W entsteht mit Taktgeber zur Schaltersteuerung vorgesehen sein, der κ als Übersetzungsverhältnis während der Stromeine Rechteckspannung liefert, aus der mit eiuc-n . „ ,,„,« JgW _Λ _■ · _L ÄC-Glied gleichzeitig die Steuerimpulse für den EnJ ₁₅ P^{ause n eine S}P^annun8 ^UW2 = ~ΊΓ ^{und ZUfileich} ladetransistor erzeugt werden können. Der Vorteil über die Diode D ohne Berücksichtigung der Schleusendieser Ausbildung liegt darin begründet, daß Wechsel- spannung an dem Kondensator C die Spannung nchter und Gleichstromumrichter mit Transistor- ,, JgW,^- « τ^· ■,, j * ,, _x schaltern im allgemeinen sowieso einen Taktgeber ^Uc = α ^<F' * ⁴⁾" ^D)e Kondensatorspannung bleibt aufweisen. ₃₀ ^ _genüg_end großer Entladezeitkonstante auch wäh-Die Diode verkleinert die Meßspannung um die rend der folgenden Stromflußzeit erhalten. Die wähbchleusenspannung. Zur Kompensation der Schleusen- rend der Strompause auf Grund des primärseitigen spannung der Diode kann eine Tertiärwicklung des Gleichstromanteils gebildete Kondensatorspannung btromwandlers vorgesehen sein, über die ein Zusatz- wird während der kommenden Stromflußzeit zur strom zur Erhöhung des Meßstromes gewonnen a₅ Wandlerspannung addiert. Während dieser Zeit ist werden kann. Auf diese Weise wird eine Meßstrom- der primärseitige Wechselstrom J-Jg und die erhöhung herbeigeführt und so die Wirkung der . .. ... _ „„., (J-Jg) W . .

Schleusenspannung während der Stromflußzeit das sekundaiseitige Spannung UWl = _ -.Ander ist die für eine Überwachung oder Regelung maß- Diode liegt jetzt die Summe aus Spannung am Kondengebende Zeit, kompensiert. Die Schleusenspannung 30 . _D.. . . . .. .. _n ..JW

laßt sich auch mit der Schleusenspannung einer Hilfst ^{sator und Burde}' ^{d> h}· ^die Meßspannung t/« = — -. diode, die einen Vorstrom führt, kompensieren. Somit ist die Spannung an der Diode D als Meß-

Zur Kompensation der Restspannung des Tran- spannung Um (F i g. 2) während der ganzen Periode sistors kann nach einer weiteren Ausbildung der dem Primärstrom proportional. Die F i g. 2 zeigt die brnndung der Kondensator noch mit einer Kompen- 35 Addition der Kurven in den F i g. 3 und 4. sationsspanr,ung von seiner Restladung befreit werfen. Um ein gleiches Übergangsverhalten für wachsenden

Hierzu nndet vorzugsweise die Schleusenspannung und sinkenden Strom und um eine kleine Übergangseiner oder mehrerer Dioden Verwendung, durch die zeit zu erhalten, wird der Kondensator innerhalb der der Kondensator unter die Sättigungsspannuug des neuen Strompause, z. B. mit dem Transistor Ts, imiransistors entladen wird. _{40 pu}lsförmig entladen und noch während der gleichen

Die Erfindung wirf an Hand der Figuren erläutert. Pause wieder aufgeladen (F i g. 4). Es zeigt Wechselrichter und Gleichstromumrichter mit Tran-

Hg. 1 eine Schaltungsanordnung für einen Meß- sistorschalter haben im allgemeinen einen Taktgeber umformer nach der Erfindung, _TG, der Rechteckspannung liefert, aus der mit einem

t ig. la die Kompensation der Schleusenspannung 45 nicht dargestellten HC-Glied die Steuerimpulse für der Uiode. _den Entladetransistor Ts erzeugt werden können.

H g. Ib die vollständige Entladung des Konden- Die Diode D verkleinert die Meßspannung Vm um

sators, die Schleusenspannung. Durch einen Zusatzstrom,

hig. 2 den Verlauf der Meßspannung füi die etwa aus einer besonderen Wicklung III des Wandlers,

erhndungsgemaße Anordnung, _So |<_{ann man den} Meßstrom erhöhen und so die Wirkung

h 1 g. 3 die Spannung an der Bürde ohne die Kon der Schleusenspannung während der Stromflußzeit,

densatorspannung und _{das ist die für eine} überwachung oder Regelung maß-

■i⁸ü*i durch den primärseitigen Gleichstrom- gebende Zeit, kompensieren. Fig. la aseigt die

anteil bedingte Kondensatorspannung Uc. Kompensation der Schleusenspannung von der Diode/)

In den Figuren sind folgende Bezugszeichen ver- 55 durch die Schleusenspannung einer'Zusatzdiode öl.

wendet worden: _{Mjt den Pfei}|_{cn jst ein den F} j _g. _{la und lb der Vor}-

I Primärwicklung eines Stromwandlers ^{strom für die Dioden Dl und ö}? ^{und mit R} ^^{11 Wider}"

U SeknnHäru/irHiin« ».„»c β* ai' ^stand ^»"chnet. In den meisten Fällen wird man aber

" C*ÄäS^li^ ^WBndIen' ^dlt ^MeßsP^"""g. die eine Strombegrenzung veran^

π, 7 uwrsetzungsvernaltms, _{6o (aßt) groß dje Schleusenspannung machen und}

III = ZusatzwicklungdesStromwandlers; W= Bürde; deren Einfluß vernachlässigen.

t/M· = Spannung an der Bürde; Um = Meß- Der Kondensator C läßt sich noch mit einer Kom-

spannung; D, D1 = Dioden; R = Widerstand; pensationsspannung, z. B. der Schleusenspannung einer

C = Kondensator, Uc = Spannung am Kon- oder mehrerer DiodenDl (Fig. Ib), unter die densator; Ts = Transistor; TG = Taktgeber; 6_S Sättigungsspannung des Transistors entladen. Aber

Jg== Oleichstrom; T= Penode; TX = Strom- auch hier wird man im allgemeinen den Einfluß der

flulJzeit; Tl = Pause; / = Zeit. Sättigungsspannung in Kauf nehmen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

ι 2 Ein Rechteckstrom mit der Amplitude/, der Patentansprüche: Periode Tund der Stromzuflußzeit Ti hat nach Abzug 7*1 1O,U , ί-κ,οί · des Gleichstromes Jg - J _ einen Spitzenwert von

1. Schaltungsanordnung fur Meßumformer mit ^s T

Stromwandler zur Erzeugung einer dem Primär- 5 / _ TIi _{Unter der} Annahme, daß die Stromstrom praktisch proportionalen Spannung auf der > T)

Sekundärseite zur Überwachung eines periodischen pause mindestens eine halbe Periode beträgt und man

oder nahezu periodischen Schalterstromes mit T ^ _{sjch der} Spitzenwert des

Gleichstromanteil, dad u rch ge ken η ze ich- 2 ⁶

net, daß während der Strompause(Γ2) auf der ίο ^ . Stromüberwachung

Sekundarseite (II) des StromwandJers über eine ₂ ^V '

Diode (D) em Kondensator (C) aufgeladen wird, würde in diesem Fall also einen Fehler von 50% mit

dessen Spannung (Uc) während der Stromfluß- sich bringen, der in keinem Fall mehr vernachlässigbar

zeit (Tl) zur Wandlerspannung addiert ,wird. ist. Kollektorströme sind nahezu rechteckfömnig, wenn

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- 15 ein Wechselrichter als Teil eines Gleichstromumrichters durch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite über einen nachgeschalteten Gleichrichterkreis auf ein des Stromwandler ein Transistor (Ts) vorgesehen £.C-Sieb arbeitet.

ist, durch den der Kondensator (G) in jeder Strom- In der schweizerischen Patentschrift 413 104 ist eine

pause impulsförmig entladen und über die Di- Meßeinrichtung mit einem Stromwandler mit zwei

ode (D) wieder geladen wird. ao Sekundärwicklungen beschrieben, von denen die eine

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- den Meßstromkreis und die andere einen Kompendurch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite sationsstromkreis speist. Die den Kompensationsdes Stromwandlers ein Taktgeber (7"C) zur Schalter- Stromkreis speisende Wicklung ist mit dem Steuerkreis steuerung vorgesehen ist, der eine Rechteck- eines Gleichstromverstärkers so verbunden, daß dieser spannung liefert, aus der mit einem RC-GYied die as nur dann eine Ausgangsspannung erzeugt, wenn Strom Steuerimpulse für den Entladetransistor (Ts) er- im Primä'krcis fließt und die den Meßstromkreis zeugt werden. speisende Wicklung über den Ausgangskreis dieses

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Verstärkers mit dem Meßgerät verbunden ist. Der durch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Verstärker ist so ausgelegt, daß seine Ausgangsspan-Schleusenspannung der Diode (D) eine Tertiär- 30 nung die Spannungsabfälle im Meßkreis kompensiert, wicklung (HI) des Stromwandlers angeordnet ist. Bei dieser bekannten Meßeinrichtung wird die Spanüber die ein Zusatzstrom zur Erhöhung des Meß- nung in der Primärstrompause vernichtet. Außerdem stromes gewonnen wird. findet in der Mitte zwischen zwei Impulsen eine

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Prüfung statt, ob noch Spannung an dem Widerstand durch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der 35 anliegt, an dem die Meßeinrichtung angeschlossen Schleusenspannung der Diode (D) eine zusätzliche ist. Wenn dies der Fall ist, dann wird ein Kondensator Diode (Dl) mit entgegengesetzter Polung der als Zeichen dafür, daß noch eine Restspannung be-Schleusenspannung angeordnet ist. steht, aufgeladen, Dadurch erhält der Stromkreis der

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Sekundärwicklung eine Spannung, die den Verstärker durch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere 40 se steuert, daß er den Ausgang 0 erhält.

■ zusätzliche Dioden (D2) vorgesehen sind, durch Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit ein-

die die Restspannung des Transistors (Ts) kompeii- fachen Mitteln eine Schaltungsanordnung für MeD-

siert wird umformer mit Stromwandler zu schaffen, die zur