DE2021369A1 - Elektronisches Oberschwingungsfilter - Google Patents

Description

Elektronisches Oberschwingungsfilter

Bei Gleichstromversorgungsanlagen, von denen,eine hohe Konstanz der Ausgangsspannung oder des Ausgangsstromes verlangt wird, müssen Oberschwingungen der Stromrichterausgangsspannung und Netzspannungsschwankungen fast völlig unterdrückt werden. Mit rein passiven Filtern (Drosseln und Kondensatoren) läßt sich oft der verlangte Glättungsfaktor nicht wirtschaftlich realisieren. Bisher wurden die Oberschwingungen an einem passiven Filter (LC-Filter) vorgeglättet und die dann noch vorhandenen Oberschwingungen in einem in Reihe mit der Last liegenden, Transistoren oder Röhren enthaltenden Stellglied kompensiert, das den gesamten Gleichstrom führen mußte_:. An einem solchen Stellglied.entstehen jedoch hohe Verluste und-überdies werden - soweit Transistoren als Verstärkerelemente herangezogen werden eine große Anzahl parallel geschalteter Transistoren benötigt. Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, sowohl die Verluste als auch die Anzahl der benötigten Verstärkerelemente (Transistoren) entscheidend zu vermindern.

Ausgehend von einem elektronischen Oberschwingungsfilter für die Gleichstromversorgung von Verbrauchern, mit einem passiven (LC-)Filter und einem die restlichen Oberschwingungen kompensierenden aktiven elektronischen Stellglied - siehe die Zeitschrift "Kerntechnik" 9. Jahrgang (1967), Heft 1, Seite 27 ff besteht die Erfindung darin, in den Verbraucherkreis ein weiteres L-Glied zu schalten, das von einem den Magnetisierungswechselstrom für das zusätzliche L-Glied liefernden Wechselstrometellglied gespeist ist. Zwischen dem Stellglied und dem L-Glied kann eine direkte (galvanische) oder auch eine transformatorieclie Kopplung bestehen.

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ORIGlNAL INSPECTED

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Hierzu kann die am Kondensator meßbare Restwelligkeit über einen phasenkorrigierenden Vorverstärker dem Leistungsverstärker (Wechselstromstellglied) zugeführt werden, der eine der Restwelligkeit nach Amplitude und Phase entsprechende Kompensationsspannung über das zusätzliche L-Glied dem die Last enthaltenden Ausgangskreis eingibt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann dem Leistungsverstärker (Wechselstromstellglied) ein Regelverstärker mit Rückführung zugeordnet sein, der die Differenz aus Soll- und Istwert der Ausgangsspannung verstärkt und dem Verstärker W (Wechselstromstellglied) die frequenzabhängig verstärkte SoIl-Ist-Differenz als Kompensationsspannung für die Restwelligkeit eingibt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung seien nachstehend anhand von zwei Figuren näher erläutert.

Der gesteuerte Stromrichter TS liefert die Gleichspannung U₁, die einen hohen Oberschwingungsgehalt besitzt. In dem passiven Filter L-C mit der Ausgangsspannung Up werden diese Oberschwingungen zwar vermindert, aber nicht beseitigt. Da die Ausgangsspannung U., die der Last L zugeführt wird, voraussetzungst gemäß praktisch oberschwingungsfrei sein soll, muß die gesamte, der Gleichspannung U₂ überlagerte Wechselspannung an der zusätzlich vorgesehenen Drossel L« abfallen. Da aber die Drossel L nicht beliebig groß gemacht werden kann, verursacht diese Wechselspannung in der Drossel einen Wechselstrom i_w, der aber, da auch der Ausgangsstrom i^ oberschwingungsfrei sein muß, nicht über die Last L fließen darf.

Der Wechselstrom i„, muß von einem elektronischen Stellglied V

w .

geliefert werden, und das Stellglied V muß so bemessen werden, daß es in der Lage ist, die an der Drossel Lp abfallende Wechselspannung und den in der Drossel L₂ fließenden Wechselstrom zu liefern. Hierzu eignen sich Transistor- oder Röhrenwechselspannungsverstärker üblicher Bauart und entsprechender Leistung.

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Die Ankopplung des WechselspannungsVerstärkers V an die Drossel I^ kann galvanisch erfolgen, wie durch gestrichelte Leitungsführungen angedeutet sein soll. Vorteilhaft ist jedoch eine transformatorieche Kopplung, wozu die Drossel I₂ eine zweite Wicklung "L₂₁ benötigt, die jedoch wesentlich schwächer bemessen sein darf als die gleiehstromdurchflossene Hauptwicklung. Die veranschaulichte transformatorische Ankopplung hat den Vorteil der Potentialtrennung zwischen Hauptstromkreis und Wechselspannungsverstärker V und ermöglicht überdies durch richtige Wahl des Übersetzungsverhältnisses eine günstige Impedanzanpassung des elektronischen Transistorstellgliedes V an den Hauptstromkreis.

Gegenüber der bekannten Schaltung, wonach der gesamte Gleichstrom über das Transistorstellglied fließt, läßt sich mit der Filteranordnung nach der Erfindung die im Wechselspannungsverstärker V anfallende Verlustleistung wesentlich verringern. Wird überdies der Wechselspannungsverstärker V als Transistorverstärker ausgeführt, so verringert sich unter den gegebenen Voraussetzungen die Anzahl der erforderlichen Transistoren gegenüber der bekannten Anordnung beträchtlich.

In der Pig. 1 ist eine gesteuerte Kompensation der Restwelligkeit veranschaulicht. Die am Kondensator C liegende Restwelligkeit wird gemessen und über einen phasenkorrigierenden Vorverstärker Ph dem Leistungsverstärker V zugeführt; dieser erzeugt daraus eine Wechselspannung gleicher Amplitude und¹ Phase, die der Spannung U₁ so entgegengelegt wird, daß die Ausgangsgleichspannung U. keine Wechselspannungsanteile mehr enthält.

Die Pig. 2 veranschaulicht eine Variationsmöglichkeit für den Aufbau des elektronischen Oberwellenfilters. Nach Pig. 2 ist dem Transistorwechselspannungsverstärker V ein Regler R, bestehend aus Regelverstärker und geeigneter Rückführung, zugeordnet, der die Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Ausgangsspannung U_A so verstärkt, daß der Leistungsverstärker V eine der hinter dem Kondensator C noch vorhandenen Welligkeit/ entsprechende entgegengerichtete Spannung ausgibt und damit die

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Restwelligkeit der Ausgangsspannung U., die an der Last L anliegt, beseitigt.

2 Figuren 4 Patentansprüche

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Claims (3)

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   -5-Patentansprüche ·

   (ΊΛ Elektronisches Oberschwingungsfilter für die Gleichstromversorgung von Verbrauchern, mit einem passiven (LC-)Filter und einem die restlichen Oberschwingungen kompensierenden aktiven elektronischen Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbraucherkreis (L) ein weiteres L-GIied (L₂) geschaltet ist, das von einem den Magnetisierungswechselstrom für das zusätzliche L-Glied (L₂) liefernden Wechselstromstellglied (V) gespeist ist.
2. 2. Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine direkte (galvanische) oder transformatorische Kopplung zwischen Stellglied (V) und L-Glied (L₂).
3. 3. Filter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Kondensator (C) meßbare Restwelligkeit über einen phasenkorrigierenden Vorverstärker (Ph) dem Leistungsverstärker (Wechselstromstellglied V) zugeführt wird, der eine der Restwelligkeit nach Amplitude und Phase entsprechende Kompeneationsspannung über das zusätzliche L-Glied (L₂) dem die Last (L) enthaltenden Ausgangskreis eingibt.

   4-· Filter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leistungsverstärker (Wechselstromstellglied V) ein Regelverstärker (R) mit Rückführung zugeordnet ist, der die Differenz aus Soll- und Istwert der Ausgangsspannung (U^) verstärkt und dem Verstärker (V) die verstärkte Vergleichsgröße als Kompensationsspannung für die Restwelligkeit eingibt.

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