DE2217966C3

DE2217966C3 - Schutzanordnung zum raschen Abschalten rückgekoppelter Transistorwechselrichter bei Über- oder Unterschreiten der Sollwerte für die Ausgangsspannungen oder -ströme

Info

Publication number: DE2217966C3
Application number: DE19722217966
Authority: DE
Inventors: Herwig 8500 Nürnberg; Krahl Burghard 8561 Unterhaidelbach Tollrian
Original assignee: Teka De Feiten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Teka De Feiten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Filing date: 1972-04-14
Publication date: 1976-08-12

Description

Die Betriebsgleichspannung für nachrichtemechnitche Einrichtungen wird von Stromversorgungseinrichlungen geliefert, die von der Netzwechselspannung ©der einer Batteriegleichspannung gespeist werden. In den Fernmeldeämtern der Deutschen Bundespost wird überwiegend eine 60-V-Batteriespannung benutzt, die in einer Stromversorgungseinrichtung über einen Wechselrichter in eine Wechselspannung umgeformt und diese auf einen solchen Wert transformiert wird, daß nach ihrer Gleichrichtung und Siebung eine Betriebsgleichspannung in der erforderlichen Höhe zur Verfugung steht.

Für nachrichtentechnische Geräte wird eine Konstanz der Betriebsspannung verlangt, die im allgemeinen zwischen ± 2% vom Sollwert liegt. Da die amtsseitige Batteriespannung je nach Ladezustand der Zellen jedoch zwischen + 20 und -10% schwanken kann, sind in der Stromversorgungseinrichtung Regler vorgesehen, die durch Eingangsspannungs- und Belastungsänderungen verursachte Betriebsspannungsschwankungen ausgleichen.

Um bei einer Störung des Reglers Über- oder Unterspannungen am Ausgang der Stromversorgungseinrichtung, die die Fernmeldegeräte beschädigen oder die Nachrichtenübertragung beeinträchtigen könnten, zu vermeiden, wird die Betriebsspannung überwacht. Bei unzulässigen Spannungsänderungen erfolgt die Abschaltung des gestörten Gerätes.

Bei einer bekannten Anordnung (DT-AS 12 83 359) zum Schutz gegen zu starke Ströme und zu hohe Spannungen bei einem Leistungsregler wird über einen von einer Überwachungseinrichtung gesteuerten Thyristor ein Kurzschlußkreis geschaltet, wodurch die Überspannungen zunächst vermindert und nach Durchschmelzen einer vorgeschalteten Sicherung die Speiseleitung für

den Leistungsregler unterbrochen wird.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Kurzschlußstrom auf einen vielfarhen Wert des Sicherungs-Nennstromes ansteigen muß, damit eine schnelle Abschaltung erfolgt Die entsprechenden Schaltmittel in der Stromversorgungseinrichtung müssen daher für diesen hohen Strom bemessen sein, ferner können durch den hohen Kurzschlußstrom Spannungssprünge entstehen, die zu Übertragungsstörungen führen kön-

nen.

Eine Schutzanordnung zum raschen Abschalten rückgekoppelter Transistorwechselrichter bei Überschreiten des Sollwertes des Ausgangsstromes, bei welcher Bedingung die Erregung des Transistorwechselrichters unterbrochen wird, ist bereits in der DT-AS 11 21 723 als bekannt vorausgesetzt. Es ist auch bereits bekannt, bei einem Transistorwechselrichter über eine Rückkopplungswicklung bei Überlastung im begrenzenden Sinne einzugreifen (US-PS 32 97 934).
Aufgabe der Erfindung ist es, für einen Transistorwechselrichter eine zuverlässige, schnell ansprechende Schutzanordnung zur Vermeidung zu hoher oder oder zu niedriger Ausgangsspannungen oder -ströme zu schaffen, die hohe Kurzschlußströme für das Anprechen der Schutzanordnung vermeide^

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen näher beschrieben.
Je nach der geforderten Ausgangsleistung werden Wechselrichter, für die die Erfindung anwendbar ist, als Eintakt-, Gegentakt- oder Brückenwechselrichter aufgebaut. Bei größeren Leistungen erfolgt die Rückkopplung zweckmäßigerweise über einen gesonderten Rückkopplungstransformator.

In der F i g. 1 ist als Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der Erfindung ein Gegentakt-Wechselrichter mit gesondertem Rückkopplungstransformator dargestellt, doch läßt sich die Erfindung auch auf die anderen genannten Arten von Wechselrichtern anwenden. Die F i g. 2 und 3 stellen Schaltungsvarianten der Lösung dar.

Der Transformator 9 — mit den Teilwicklungen 91 bis 94 —, die Transistoren 7 und 8 und der über den Widerstand 6 mit dem Haupttransformator 9 verbundene Rückkopplungstransformator 5 — mit den Teilwicklungen 51 bis 53 — bilden einen an sich bekannten Gegentakt-Wechselrichter. Er wird von der Eingangsspannung Ue über das Eingangsfilter aus der Drossel 1 und dem Kondensator 2 gespeist. Die an den Wicklun

so gen 93 und 94 des Haupttransformators 9 anstehende Rechteckspannung wird über die Dioden 10 und U gleichgerichtet und steht nach dem Ausgangsfilter aus Drossel 12 und Kondensator 13 als Gleichspannung Ua zur Verfügung.

Zur Vermeidung von Überspannungen ist nach der Erfindung parallel zur Eingangsspannung ein Querzweig aus dem Thyristor 4, einer zusätzlichen Wicklung 54 des Wechselrichters und einem Widerstand 3 vorgesehen. Der Thyristor 4 wird von einem die Ausgangs-

bo spannung Ua überwachenden Schwellwertschalter 14 gezündet, wenn die Ausgangsspannung einen zulässigen Höchstwert überschreitet.

Der Schwellwertschalter ist je nach Bedarf bzw. Betriebsbedingungen als Spannungs-Schwellwertauswerter fur Über- oder Unterspannungen bei spannungsgeregelten Stromversorgungseinrichtungen oder als Grenzstromauswerter für stromgeregelte oder konstante Stromversorgungseinrichtungen, wie beispiels-

weise Fernspeisestromgeräten, ausgebildet. Solche Schwellwertschalter sind an sich bekannt Für den Fail, daß dem Wechselrichter nur die transformierte Wechselausgangsspannung ohne nachfolgende Gleichrichtung entnommen wird, ist der Schwellwertschalter entsprechend ausgelegt Er ist nicht selbst Gegenstand der Erfindung und daher nicht im einzelnen dargestellt Es wird lediglich vorausgesetzt, daß er eiii Gleichspannungssigna¹ zur Zündung des Thyristors abgibt, wenn die eingestellten Sollwertgrenzen über- oder unterschritten werden.

In F i g. 1 liegen die genannten Schaltungselemente 3, 4, 54 in Reihe. Sobald der Thyristor 4 gezündet hat, fließt im Querzweig ein Strom, dessen Höhe im wesentlichen durch den Widerstand 3 bis zu dem für den Thyristor zulässigen Höchstwert einstellbar ist. Dieser Strom durchfließt auch die zusätzliche Transformatorwicklung 54 und erzeugt im Rückkopplungstransformator 5 eine Vormagnetisierung, die dessen Übertragungseigenschaften für Wechselstrom nahezu oder völ-Hg vernichten; die Gegentaktschwingungen setzen damit sofort nach dem Zünden des Thyristors aus, die Ausgangsspannung bricht zusammen. Nicht dargestellt ist. daß dieser Störungszustand, etwa durch eine Glühlampe im Querstromzweig, signalisiert wird. Der beschriebene Querzweig kann statt nach dem Eingangsfilier, wie dargestellt, auch vor dem Eingangsfilter angeordnet sein. Bei Wechselrichtern ohne gesonderten Rückkopplungstransformator ist die zusätzliche Wicklung 54 auf dem Wechselrichtertrafo selbst vorzusehen.

Die F i g. 2 und 3 zeigen Schaltungsvarianten der Erfindung, sie sind in der Anordnung der F i g. 1 links von den mit X bezeichneten Leitungspunkten anzusetzen.

Nach F i g. 2 liegt die zusätzliche Wicklung 54 über eine Brückengleichrichteranordnung 16 parallel zum Tnyristor 4. Die Gleichrichteranordnung 16 sperrt die anliegende Gleichspannung, so daß kein Querstrom fließt. Vor Zündung des Thyristors ist die Wicklung 54 durch den Thyristor hochohmig überbrückt und damit ohne weitere Wirkung. Nach der Zündung des Thyristors 4 bildet dieser jedoch über die Gleichrichteranordnung 16 einen wirksamen Kurzschluß für die Wicklung 54, wodurch wieder die Übertragungseigenschaften des Rückkopplungstransformators vermindert werden, so daß die Schwingungen des Wechselrichters aussetzen.

In der Praxis hat sich erwiesen, daß es nicht nötig ist, beide Halbwellen der Rückkopplungsschwingung kurzzuschließen. Die Wechselrichterschwingungen setzen bereits aus, wenn nur eine Halbwelle durch Kurzschluß stark bedämpft wird. Diese Erfahrung führt zu der vereinfachten Schaltung nach F i g. 3, bei der nur eine Diode 15 zur Sperrung der Gleichspannung vorgesehen ist.

Der Erfindungsgedanke läßt sich sinngemäß auf jeden rückgekoppelten Schwingungserzeuger anwenden. In dem vorangehenden Text ist ein Gegentaktschwingungserzeuger bereits erwähnt, der aus der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 entsteht, wenn die erzeugte Wechselspannung ohne Gleichrichtung und Siebung entnommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzanordnung zum raschen Abschalten rückgekoppelter Transistorwechselrichter bei Ober- oder. Unterschreiten der Sollwerte der Ausgangsspannungen oder -ströme, bei welchen Bedingungen die Erregung des Transistorwechselrichters unterbrochen wird, gekennzeichnet durch einen zu den Eingangsklemmen für die Gleichspannung des Wechselrichters parallelliegenden Querzweig, bestehend aus· einem von einer den jeweiligen Ausgahgssollwert überwachenden Schwellwertschaltung (14) gesteuerten Tyristor (4), dessen Vorwiderstand (3) und einer zusätzlichen Wicklung (5*) des Wechselrichters.

2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung eine Wicklung eines gesonderten Rückkoppungstrafos (5) ist.

3. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (4), der Vorwiderstand (3) und die zusätzliche Wicklung (54) in Reihe liegen.

4. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Thyristor (4) und Vorwiderstand (3) in Reihe liegen und die zusätzliche Wicklung (54) über einen Gleichrichter (15 bzw. 16) parallel zum Thyristor geschaltet ist.