DE2004609B2

DE2004609B2 - Gleichspannungswandler

Info

Publication number: DE2004609B2
Application number: DE19702004609
Authority: DE
Inventors: Heinz Jürgen Bernhard 8500 Nürnberg; Wolf Rudolf 6000 Kalbach Matschkai
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1970-02-02
Filing date: 1970-02-02
Publication date: 1972-09-21
Also published as: ES387847A1; CH524194A; DE2004609A1

Description

Als Wechselrichter werden normalerweise statische Wechselrichter mit Thyristoren verwendet, die durch entsprechende Impulse gesteuert werden. Um die

Phasenverschiebung der einen Wechselspannung ge-

40 genüber der anderen Wechselspannung zu erzielen, werden die Impulse des einen Steuergenerators ge-

Bei vielen Gleichstromverbrauchern ist es erforder- genüber denen des anderen Steuergenerators der Hch, daß die Speisespannung einen konstanten Wert Wechselrichter verschoben. Dies geschieht in der hat. Wenn solche Verbraucher aus einer Gleichstrom- Regel über einen Kondensator und einen veränderquelle mit schwankender Spannung gespeist werden 45 liehen Widerstand. Eine solche Anordnung bewährt sollen, ist eine Regeleinrichtung erforderlich, die aus sich bei reinen Wechselrichtern und Gleichspannungsder schwankenden Gleichspannung eine konstante wandlern, die die volle Verbraucherspannung zu He-Gleichspannung erzeugt. Wenn nun die erforderliche fern haben, sehr gut, da man mit einem Regelbereich Speisespannung gleich der maximalen Spannung der von etwa 10° bis etwa 150° auskommt. Im Falle des Gleichspannungsquelle ist, so muß beim Absinken 5° oben beschriebenen Gleichspannungswandlers treten der Spannung an der Gleichspannungsquelle eine jedoch insofern Schwierigkeiten auf, da hier auch weitere Spannung hinzugefügt werden, um die ur- der Fall eintritt, daß die Ausgangsspannung Null sein sprünglich geforderte Spannungshöhe zu erhalten. muß, das heißt also, daß die beiden Wechselspannun-Diese Zusatzspannung kann in bekannter Weise von gen um 180° in ihrer Phase gegeneinander verschoeinem Gleichspannungswandler geliefert werden, der 55 ben sein müssen. Dies entspricht, unter Berücksichaus der Gleichspannungsquelle gespeist wird und tigung der inneren Spannungsabfälle, einem Verabhängig von der Spannung am Verbraucher die Schiebungswinkel von etwa 170°. Bei einem so erforderliche Zusatzspannung liefert (USA.-Patent- großen Verschiebungswinkel neigt der geregelte schrift 2 991 410). Steuergenerator zum Auskippen, und es können die

Es ist auch ein Gleichspannungswandler bekannt, ^6o beiden Thyristoren eines Wechselrichters gleichzeitig dessen Ausgangsspannung aus der Summe der Aus- zünden, was jedoch unbedingt vermieden werden gangswechselspannungen zweier Wechselrichter ge- muß. Auch ist es wesentlich vorteilhafter, von einer wonnen wird, von denen die eine abhängig von der Reglerphasenverschiebung Null auszugehen für die Spannung am Verbraucher mittels einer Phasen- Ausgangsspannung Null und bei steigender Ausschieberanordnung in ihrer Phasenlage gegenüber 65 gangsspannung des Gleichspannungswandlers die der anderen Wechselspannung verschoben wird Phasenverschiebung des Reglers zu erhöhen. Eine (USA.-Patentschrift 3 031 629). Reglerphasenverschiebung von 180° oder 170° läßt

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspan- sich viel schwieriger verwirklichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch schaltet werden. Als Transformatoren können hierbei

gelöst, daß bei unwirksamer Phasenschieberanord- die Ausgangstransformatoren verwendet werden, die

nung die beiden Wechselspannungen um 180° gegen- üblicherweise in statischen Wechselrichtern enthal-

einander phasenverschoben sind. Es wird also bei ten sind.

dem Gleichspannungswandler gemäß der Erfindung 5 Die Erfindung soll an Hand der Figuren näher

von zwei Wecnselspannungen ausgegangen, die um erläutert werden.

180° gegeneinander in ihrer Phase verschoben sind. Fig. 1 zeigt die Anordnung, von der die Erfindung

Bei wirksamer Phasenschieberanordnung wird, aus- ausgeht;

gehend von dieser Phasenverschiebung von 180°, die Fig. 2 und 3 zeigen je eine Ausführungsform der

Phasenverschiebung vermindert oder gegebenenfalls io Erfindung.

auch erhöht. Wenn also die Gleichstromquelle genau Bei der Anordnung nach F i g. 1 wird der Verdie am Verbraucher erforderliche Spannung liefert braucher 10 aus einer Gleichstromquelle, beispiels- und somit der Gleichspannungswandler keine Zu- weise der Batterie 1, gespeist. Zur Erzielung einer satzspannung zu liefern braucht, so ist die Phasen- konstanten Spannung am Verbraucher ist bei abschieberanordnung im Gleichspannungswandler un- 15 sinkender Batteriespannung eine Zusatzspannung erwirksam, und durch Addition der um 180° verscho- forderlich, welche von einem Gleichspannungswandbenen Wechselspannung ergibt sich die Ausgangs- ler geliefert wird. Dieser Gleichspannungswandler spannung Null. Bei sinkender Spannung an der enthält im wesentlichen zwei statische Wechsehich-Gleichstromquelle muß eine steigende Zusatzspan- ter 2 und 3, die aus der Batterie 1 gespeist werden, nung zu der Spannung der Gleichstromquelle addiert 20 Die beiden Wechselspannungen werden den Transwerden, die der Gleichspannungswandler liefert. Zu formatoren 8 und 9 zugeführt, über deren Sekundärdiesem Zwecke wird die Phasenschieberanordnung wicklungen summiert und durch den Gleichrichtet wirksam und verschiebt die eine Wechselspannung, mit nachgeschalteter Siebkette gleichgerichtet. Die ausgehend von der ursprünglichen Phasenverschie- aus dem Gleichrichter 4 erhaltene Gleichspannung bung von 180°, so daß sich eine geringere oder grö- 25 wird zu der Spannung der Gleichstromquelle 1 adßere Phasenverschiebung ergibt. Durch Summierung diert. Die beiden mit Thyristoren arbeitenden stader beiden Wechselspannungen ergibt sich nunmehr tischen Wechselrichter 2 und 3 werden durch einen die gewünschte mehr oder weniger große Zusatz- Taktgeber 5 mit Impulsen gesteuert. Zwischen dem spannung. Taktgeber S und dem Wechselrichter 3 ist der Pha-

Selbstverständlich muß hierbei der Regler des 30 senregler 6 eingeschaltet. Durch diesen werden die Gleichspannungswandlers eine umgekehrte Funktion Impulse in ihrer Phase verschoben abhängig von der haben. Beim Bekannten, wo beide Wechselspannun- Spannung am Verbraucher, die über die Fühlergen normalerweise in Phase sind, muß bei einer leitung 7 auf den Phasenregler 6 einwirkt. Im Phahohen Spannung am Verbraucher die Phasenver- senregler 6 ist angedeutet, daß bei steigender Fühlerschiebung groß sein, damit sich eine geringe oder gar 35 leitungsspannung U die Phasenverschiebung <p der keine Ausgangsspannung des Gleichspannungswand- Impulse größer wird. Wenn die Spannung U ihren lers ergibt. Bei niedriger Spannung am Verbraucher maximalen Wert hat, muß die Phasenverschiebung muß eine große Zusatzspannung geliefert werden 180° betragen, damit die Ausgangsspannung des und dadurch die Phasenverschiebung im Regler ver- Gleichspannungswandlers Null ist.
mindert werden, so daß sich eine steigende Ausgangs- 40 In F i g. 2 ist die erfindungsgemäße Abwandlung spannung des Gleichspannungswandlers ergibt. des Gleichspannungswandlers nach Fig. 1 darge-

Im Gegensatz hierzu muß bei dem Gleichspan- stellt, damit bei unwirksamem Phasenregler 6 eine nungswandler gemäß der Erfindung der Regler so Verschiebung der beiden Wechselspannungen von arbeiten, daß bei einer großen Spannung am Verbrau- 180° erzielt wird. Im vorliegenden Falle wird dies eher die Phasenverschiebung gering oder Null ist 45 durch Gegeneinanderschalten der Sekundärwicklun- und bei einer absinkenden Verbraucherspannung die gen der beiden Transformatoren 8 und 9 erzielt. Beim Phasenverschiebung ansteigt. Dies läßt sich jedoch Phasenregler 6 ist angedeutet, daß dieser nunmehr durch einfache schaltungstechnische Maßnahmen am umgekehrt arbeitet, das heißt, daß bei großer Fühler-Regler erzielen. spannung die Phasenverschiebung durch den Phasen-

Wie oben bereits beschrieben, werden die beiden 50 regler klein ist oder Null wird, wodurch sich ein Wechselrichter von einem Taktgeber mit Impulsen kleiner Ausgangswiderstand, eine kleine Impulsvergesteuert. Hierbei wird der eine Wechselrichter direkt Schiebung und eine kleine Ausgangsspannung des vom Taktgeber gesteuert und der andere über einen Gleichspannungswandlers ergibt. Umgekehrt wird bei Phasenregler. Bei einer solchen Anordnung kann die großer Fühlerspannung ein großer Ausgangswider-Phasenverschiebung der beiden Wechselspannungen 55 stand und eine große Impulsverschiebung durch den um 180° in einfacher Weise so erzielt werden, daß Phasenregler 6 erzielt, so daß sich eine große Ausdie vom Phasenregler zu den beiden Thyristoren des gangsspannung des Gleichspannungswandlers ergibt, einen Wechselrichters führenden Steuerleitungen un- Die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 zeigt eine tereinander vertauscht werden. andere Ausführungsform der Erfindung. Hier wird

Die Summierung der beiden Wechselspannungen 60 die Phasenverschiebung bei unwirksamem Phasen-

wird unter anderem dadurch vorgenommen, daß diese regler 6 dadurch erzielt, daß die Anschlüsse vom

den Primärwicklungen von zwei Transformatoren zu- Phasenregler 6 an den beiden Thyristoren des Wech-

geführt werden, deren Sekundärwicklungen in Reihe selrichters 3 vertauscht sind. Auch hier ist die Pha-

geschaltet sind. In diesem Falle kann die Phasen- senverschiebung des Phasenreglers 6 bei großer Füh-

verschiebung um 180° dadurch erzielt werden, daß 65 lerleitungsspannung gering und bei kleiner Fühler-

die beiden Sekundärwicklungen gegeneinander ge- leitungsspannung groß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 nungswandler, der ausgangsseitig mit einer Gleich- Patentanspriiche: stromquelle und einem Gleichstromverbraucher in Reihe geschaltet ist und eingangsseitig parallel zur

1. Gleichspannungswandler, der ausgangsseitig Gleichstromquelle liegt und dessen Ausgangsspanmit einer Gleichstromquelle und einem Gleich- 5 nung aus der Summe der Ausgangswechselspannunstromverbraucher in Reihe geschaltet ist und gen zweier Wechselrichter gebildet ist, von denen die eingangsseitig parallel zur Gleichstromquelle liegt eine abhängig von der Spannung am Verbraucher und dessen Ausgangsspannung aus der Summe mittels einer Phasenschieberanordnung in ihrer Phader Ausgangswechselspannungen zweier Wechsel- senlage gegenüber der anderen Wechselspannung richter gebildet ist, von denen die eine abhängig " verschiebbar ist. Abhangig von der Spannung am von der Spannung am Verbraucher mittels einer Verbraucher wird die eine Wechselspannung gegen-Phasenschieberanordnung in ihrer Phasenlage über der anderen Wechselspannung; in ihrer^ Phase gegenüber der anderen Wechselspannung ver- mehr oder weniger verschoben so daß sich bei der schiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, Summierung der beiden Wechselspannungen eine daß bei unwirksamer Phasenschieberanordnung 15 mehr oder weniger hohe Spannung ergibt, die als die beiden Wechselspannungen um 180° gegen- Gleichspannung zu der Spannung der Gleichstromeinander phasenverschoben sind. quelle addiert wird. Auf diese Weise kann die Spar-

2. Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, nung am Verbraucher trotz schwankender Spannung bei dem die beiden^ Wechselspannungen an den der Gleichstromquelle konstant gehalten werden, ua Primärwicklungen je eines Transformators an- *° solcher Fall ist z. B. gegeben, wenn ein Verbraucher liegen, deren Sekundärwicklungen in Reihe ge- aus einer Batterie gespeist werden soll. Durch die schaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die fortlaufende Entladung der Batterie sinkt deren beiden Sekundärwicklungen gegeneinander ge- Spannung, so daß em Spannungsausgleich erforderschaltet sind. ^{hch ist}

3. Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, *5 ^Der Gleichspannungswandler der zuletzt beschriebe! dem der eine Wechselrichter von einem Takt- benen Art enthält also zwei Wechselrichter und geber direkt und der andere Wechselrichter von einen Gleichrichter sowie eine Phasenschieberanordeinem Taktgeber über einen Phasenregler ge- nung, ^die abhangig von der Spannung am Verbrausteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- eher beeinflußt wird und die eine Wechselspannung gänge des Taktgebers und des Phasenreglers so 3o in ihrer Phase gegenüber der anderen Wechselspanan die zugehörigen Wechselrichter angeschlossen nung verschiebt. Wenn die Phasenverschiebung zwisind, daß bei unwirksamem Pharenregler an den sehen den beiden Wechselnchter-Ausgangsspannun-Ausgängen der Wechselrichter um 180° gegen- gen 0° beträgt, so addieren sich die beiden Spannuneinander verschobene Wechselspannungen vor- gen, wenn die Phasenverschiebung 180 betragt, so handen sind. 35 ergibt sich die Summenspannung Null.