DE2036467A1

DE2036467A1 - LC-Siebschaltung für Stromversorgungsgeräte mit Gleichspannungsausgang

Info

Publication number: DE2036467A1
Application number: DE19702036467
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. 8000 München. P H02m 7-10 Ganzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-22
Filing date: 1970-07-22
Publication date: 1972-02-03
Also published as: DE2036467B2; DE2036467C3

Description

LC-Siebschaltung für Stromversorgungsgeräte mit Gleichaxannungsaussang In Stromversorgungsgeräten mit Gleichapannungsausgang, insbesondere in Netzanschlußgeräten, werden zur Verringerung der Welligkeit der Ausgangsspannung LO-Tiefpässe verwendet.
Die aus einer Längsinduktivität und aus einer Querkapazität bestehenden iefpaßelemente werden u.a. für die erste Harmonische der überlagerten Wechselspannung am Gleichrichterausgang bemessen.
Es ißt bekannt, bei höheren Anforderungen an die Oberwellenfreiheit der Ausgangsgleichspannung zwei LC-Glieder in Reihe zu schalten. Siebschaltungen mit mehreren LC-Gliedern haben jedoch den Nachteil, daß sie wegen unvermeidbarer und unerwünschter Kopplungen zwischen den einzelnen Glättungadrosseln leicht unwirksam werden und ungunstigere Eìgenfrequenzen aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrgliedrige LC-Siebschaltung anzugeben, die nicht nur diese Nachteile vermeidet, sondern eine besonders günstige Siebwirkung aufweist. Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß bei Verwendung mehrerer in Reihe geschalteter LC-Siebglieder vorzugsweise die Drossel des ersten und die Drossel des zweiten Siebgliedes transformatorisch derart gekoppelt sind, daß überlagerte Wechselspannungen, insbesondere ir ersten Harmonischen, an der ersten Drossel huber die zweite Drossel mit solcher Phasenlage und Amplitude in die Siebschaltung wieder eingespeist werden, daß am Eingang des zweiten LC- Siebgliedes auftretende überlagerte Wechselspannungen weitgehend kompensiert werden.
Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise weiter so ausgestaltet werden, daß die Drosselwicklungen auf je einen Außenschenkel eines Dreischenkelkerns mit Joch aufgebracht sind und daß der vom unbewickelten Mittelschenkel mit dem Joch gebildete schmale Luftspalt klein ist gegenüber jedem der beiden Luftepalte zwischen den Außenschenkeln und dem Joch.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In Fig.1 ist eine in Stromversorgungsgeräten verwendete Gleichrichterschaltung mit einer aus zwei SC;TieSpaBgliedern bestehenden Siebschaltung im Prinzip dargestellt. Die SC-Tiefpaßglieder bestehen aus je einer im Längszweig angeordneten Drossel L1 bzw. L2 und je einem Quer-kondensator C1 bzw. C2.
Die Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die transormatorische Kopplung zweier Drosselspulen unter Verwendung eines gemeinsamen Eisenkerns.
Der dreischenkelige Eisenkern E mit dem Joch J trägt auf seinen Außenschenkeln 1 und 2 je eine Wicklung Nl bzw. N2, die den Induktivitäten der beiden B0-Glieder entsprechen.
Der Mittelschenkel 3 schließt die magnetischen Kreise über die Luftspalte J1, o2 und 3. Der Luftspalt Ji des Schenkels 1 wird durch die Anforderungen der Induktivität L1 bestimmt und ist somit vom Gleichstrombereich, von der überlagerten Wechaelspannung mit Frequenzspektrum und vom Siebfaktor unter BerUcksichtigung des Siebkondensators C1 abhängig. Der Luftspalttf3 des Mittelschenkels soll möglichst klein, aber bestimmbar sein. Der Luftspalt des Schenkels 2 wird durch die Induktivität L2 und durch den Kopplungsgrad der Wicklung NX mit N2 bestimmt. Die Eisenquerschnitte der Schenkel und Joche werden zweckmäßig gleichgroß bemessen. Es können Eisenschichtkerne verwendet werden, wie sie für Einphasen- und Drehstromanwendung vorhanden sind.
Für die Wirkun gsweise der transformatorisch gekoppelten Siebglieder ist das Vorhandensein des Luftspaltes 9'3 wesentlich. Ohne wirksamen Luftspalt zwischen Mittelschenkel und Joch würden die Induktivitäten L1 und L2 wie bei getrennten Eisenkernen wirken. Die Gleichfeldstärke im Schenkel 3 wird durch die Durchflutungen in den Indukttvitäten L1 und L2, die Wechselfeldstärke im wesentlichen von der Durchflutung in der Induktivität B1 bestimmt, denn die Wechseldurchflutung in L2 ist relativ klein.
Die Siebwirkung der Tiefpaßanordnung wird durch transformatorische Einkopplung verstärkt, wenn im Mittelschenkel ein kleiner Luftspalt wirksam ist. Die überlagerte Wechselspannung am Ausgang der Gleichrichterschaltung nach Fig.l ist durch die sinusförmige Eingangswechselspannung und das Transformatorübersetzungsverhältnis eingeprägt und relativ groß.
Sie ist der Eingangswechselspannung proportional und ändert sich geringfügig mit dem Laststrom. Entsprechend der Windungszahl N1 der Drossel L1 ergibt sich ein magnetischer Fluß im Schenkel 1, der sich im umgekehrten Verhältnis der magnetischen Widerstände, d.h. der Luftspalte der Schenkel 2 und 3, auf diese aufteilt. In der Drosselspule L2 wird ein durch die Luftspalte und die Windungszahl N2 bestimmbarer Teil der Wechselspannung der Drosselspule L1 induziert.
Die Drosselspule L2 wird in der Schaltung so angeschlossen, daß die induzierte Wechselspannung die Wechselspannung am Kondensator Cl weitgehend kompensiert. Die Siebwirkung des Tiefpasses L2, C2 wird dadurch besonders bei der größten überlagerten Wechsel'spannung mit doppelter Netzfrequenz wesentlich ergänzt. Die höheren Harmonischen sind am Gleichrichterausgang bereits kleiner und werden durch die beiden Tiefpässe mit der vierten Potenz der Ordnungszahl gedämpft.
Die transformatorische Siebwirkung kann bei mehrgliedrigen LC-Siebketten auch dann erzielt werden, wenn die Eisenkreise der Droseelapulen getrennt sind. In einem derartigen Ausführungsbeispiel erhalten die Drosseln z.B. des ersten und zweiten Siebgliedes Je eine Sekundärwicklung, die zusammengeschaltet sind. Durch entsprechende Bemessung der Windungszahlen kann hier im gleichen Maße die Siebwirkung verbessert werden wie bei magnetisch gekoppeltem Eisenkern der Drosseln.
5 Patent ansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche LC-Siebschaltung für Stromversorgungsgeräte mit Gleichspannungsausgang, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß bei Verwendung mehrerer in Reihe geschalteter LC-Siebglieder vorzugsweise die Drossel des ersten und die Drossel des zweiten Siebgliedes transformatorisch derart gekoppelt sind, daß überlagerte Wechselspannungen, insbesondere der ersten Harmonischen, an der ersten Drossel über die zweite Drossel mit solcher Phasenlage und Amplitude in die Siebschaltung wieder eingespeist werden, daß am Eingang des zweiten LO-Siebgliedes auftretende überlagerte Wechselspannungen weitgehend kompensiert werden.
2. LC-Siebschaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Drosselwicklungen auf je einen Außenschenkel eines Dreischenkelkerns mit Joch aufgebracht sind und daß der vom unbewickelten Mittelschenkel mit dem Joch gebildete schmale Luftspalt klein ist gegenüber jedem der beiden' Luftspalte zwischen den Außenschenkeln und dem Joch.
3. LC-Siebschaltung nach Anspruch 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß der Luftspalt zwischen dem Joch und dem Außenschenkel mit der Wicklung der zweiten Drossel durch deren Induktivität und den Kopplungsgrad zwischen den beiden Drosselwicklungen bestimmt ist.
4. LC-Siebschaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i ¢ h n e t, daß die transformatorische Kopplung von Drosseln mit getrennten Eisenkreisen über je eine auf den Drosselkernen zusätzlich angeordnete Wicklung erfolgt, die zueinander parallelgeschaltet sind.
5. LO-Siebschaltung nach Anspruch 4, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Eompensation von überlagerten Wechselspannungen durch entsprechende Bemessung der Windungszahlen der Drosseln erzielt wird,