DE2253739B2 - Schaltungsanordnung zur versorgung des bordnetzes eines fahrzeuges, insbesondere eines luftfahrzeuges - Google Patents
Schaltungsanordnung zur versorgung des bordnetzes eines fahrzeuges, insbesondere eines luftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Versorgung des Bordnetzes eines Fahrzeuges,
insbesondere eines Luftfahrzeuges, mit einer niederfrequenten Wechselspannung aus einer Bordbatterie, die
das Bordnetz über einen Hochfrequenz-Wechselrichter, einen Hochfrequenz-Transformator, einen Gleichrichter
und einen zweiten Wechselrichter speist, wobei der Hochfrequenz-Wechselrichter die Batteriespannung in
eine erste hochfrequente Wechselspannung umsetzt, deren Frequenz erheblich über der gewünschten
Frequenz der Netzwechselspannung liegt und wobei der Hochfrequenz-Transformator die erste hochfrequente
Wechselspannung auf eine zweite hochfrequente Wechselspannung herauftransformiert, deren Scheitelwert im wesentlichen dem Scheitelwert der gewünschten
Netzspannung entspricht und wobei der zweite Wechselrichter die Ausgangsgleichspannung des
Gleichrichters zur gewünschten niederfrequenten Netzwechselspannung umrichtet.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt aus IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND
ELECTRONIC SYSTEMS VOL AES-5, Nr. 6, November 1969, S. 989 bis 995. Hierbei wird die niedere
Gleichspannung einer Bordbatterie von beispielsweise 28 Volt über einen Hochfrequenz-Wechselrichter, einen
Hochfrequenz-Transformator, einen Gleichrichter und
ίο einen zweiten Wechselrichter in eine Netzwechselspannung
umgeformt, die beispielsweise einen Effektivwert von 115 bis 220 V und eine Niederfrequenz von 50 bis
400 Hz aufweisen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen Schaltungsanordnung zur Bordnetzversorgung
eines Fahrzeuges, insbesondere eines Luftfahrzeuges, einen oberschwingungsarmen Betrieb und eine
rasche Spannungsregelung bei plötzlichen Belastungsänderungen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als zweiter Wechselrichter ein steuerbarer Pulswechselrichter
vorgesehen ist, der eingangsseitig mit dem Ausgang des Gleichrichters und ausgangsseitig mit
dem Bordnetz verbunden ist und dessen Steuereingang von einem Steuergerät periodisch mit Steuerimpulsmustern
beaufschlagt ist, und daß für die Netzwechselspannung ein Spannungsregelkreis vorgesehen ist, dem als
Spannungssollwert das Steuerimpulsmuster des Steuergeräts des Pulswechselrichters und die Netzwechsel-
jo spannung als Istwert vorgegeben ist und der als Stellgröße die Amplitude der vom Hochfrequenz-Wechselrichter
abgegebenen ersten hochfrequenten Wechselspannung beeinflußt.
Durch die in der erfindungsgemäßen Schaltur.gsan-Ordnung vorgesehene Verwendung eines Pulswechselrichters
können bestimmte Oberschwingungen vermieden werden und damit auch eine Belastung der
Schaltung mit diesen Oberschwingungen. Aufwand und insbesondere Gewicht des Hochfrequenz-Transformators
und der Filter können dadurch vermieden werden. Der erfindungsgemäß vorgesehene Spannungsregelkreis
greift bereits am Eingang der Schaltungsanordnung ein, nämlich bei dem an die Bordbatterie
angeschlossenen Hochfrequenz-Wechselrichter. Spannungsänderungen im Bordnetz können dadurch besonders
schnell ausgeregelt werden. Die schnelle Regelgeschwindigkeit kann voll ausgenutzt werden, da auch der
Spannungssollwert für den Spannungsregelkreis aus dem Impulsmuster für den Pulswechselrichter abgeleitet
wird.
Ein geeignetes Steuergerät für den Pulswechselrichter ist beispielsweise in der DT-OS 20 23 825 beschrieben.
Dieses bekannte Steuergerät bildet ein Steuerimpulsmuster, das so vorprogrammiert ist, daß bestimmte
Oberschwingungen in der Ausgangsspannung des Pulswechselrichters nicht auftreten.
Um eine möglichst sinusförmige Netzwechselspannung
zu erhalten, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß zwischen dem Ausgang des
steuerbaren Pulswechselrichters und dem Bordnetz, sowie zwischen dem Ausgang des Steuergeräts des
Pulswechselrichters und dem Vergleichspunkt des Spannungsregelkreises jeweils ein Filter vorgesehen ist.
Die beiden Filter sind insbesondere auf die Grund-
6s schwingung der Netzwechselspannung abgestimmt. Die
günstigen Regeleigenschaften des schnellen Spannungsregelkreises bleiben erhalten.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die
Zeichnung Bezug genommen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
schematisch dargestellt ist.
Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung zur Bordnetzversorgung eines Luftfahrzeuges, insbesondere
eines Flugzeuges. Aus einer Bordbatterie 2 mit einer Batteriespannung Ua soll das Bordnetz 3 des Luftfahrzeuges
mit einer Netzwechselspannung Un der Niederfrequenz
fn gespeist werden. Beispielsweise kann die Batteriespannung Lh = 28 Volt, der Effektivwert der
Netzwechselspannung Un= il5V und deren Niederfrequenz
fn = 400 Hz betragen.
An die Bordbatterie 2 ist ein Hochfrequenz-Wechselrichter
4 angeschlossen, der insbesondere als Zerhacker (Gleichspannungswandler, Chopper) arbeiten kann. Als
Hochfrequenz-Wechselrichter 4 läßt sich z.B. ein Gegentakt-Wechselrichter einsetzen. Der steuerbare
Hochfrequenz-Wechselrichter 4 hat die Aufgabe, die Batteriespannung Uo in eine erste hochfrequente
Wechselspannung U\ umzuwandeln, deren Hochfrequenz /Ί um mindestens den Faktcr 10 über der
gewünschten Niederfrequenz fn der Netzwechselspanner Un liegt. Die Hochfrequenz Λ liegt insbesondere im
Bereich von 10 bis 3OkHz, sie kann aber auch in
besonderen Fällen weitaus höher Hegen. Die Amplitude der Wechselspannung U\ am Ausgang des Hochfrequenz-Wechselrichters
4 ist etwa gleich der Höhe der Batteriespannung Lh. Im vorliegenden Fall ist der
Hochfrequenz-Wechselrichter 4 über einen Steuereingang 5 steuerbar, so daß die Amplitude der Wechselspannung
U\ auch unter dem Wert der Batteriespannung LO liegen kann. Der Steuereingang 5 ist mit einem
Steuergerät 6 verbunden, welches Steuerimpulse abgibt.
Dem Hochfrequenz-Wechselrichter4ist ein Hochfrequenz-Transformator
7 nachgeschaltet. Hochfrequenz-Wechselrichter 4 und Hochfrequenz-Transformator 7
sind in der Figur zur leichteren Erläuterung der Funktion getrennt dargestellt. In der Praxis können sie
jedoch eine Funktionseinheit bilden. Der Hochfrequenz-Transformator 7 transformiert die eingegebene
erste hochfrequente Wechselspannung U\ in eine zweite hochfrequente Wechselspannung Ui (derselben Hochfrequenz
/Ί), welche anschließend einem ungesteuerten
Gleichrichter 8 zugeführt wird. Die zweite Wechselspannung Ui kann beträchtlich größer sein als die erste
Wechselspannung U\. Das Übersetzungsverhältnis des Hochfrequenz-Transformators 7 ist so gewählt, daß der
Scheitelwert der zweiten hochfrequenten Wechselspannung Ui im wesentlichen dem gewünschten Scheitelwert der Netzwechselspannung Un entspricht. Soll im
angegebenen Wertbeispiel der Effektivwert der Netzwechselspannung Un = 115 V betragen, so wird als
Scheitelwert der zweiten hochfrequenten Wechselspannung Ui etwa Ui = 200 V gewählt Obwohl auf der
Primärseite des Hochfrequenz-Transformators 7 Ströme beträchtlicher Größe, z. B. in Höhe von 200 A,
fließen können, ist er von geringerem Gewicht gegenüber demjenigen Fall, in welcliem eine Hinauftransformierung
auf der Niederfrequenzseite mittels eines Niederfrequenz-Transformators erfolgt. Die &0
Hochfrequenzstufe bewirkt also insgesamt eine Gewichts- und Platzeinsparung.
Die zweite hochfrequente Wechselspannung Ui wird im ungesteuerten Gleichrichter 8, der z. B. aus
ungesteuerten Ventilen in Brückenschaltung bestehen ^5
kann, gleichgerichtet. Man erhält somit an dessen Ausgang eine Gleichspannung Ui, deren Wert ebenfalls
im wesentlichen dem gewünschten Scheitelwert der Netzwechselspannung i/n entspricht.
Der Gleichrichter 8 ist als Speisegleichspannungsquelle
an einen Wechselrichter 9 angeschlossen. Im Wcricbciäpicl wird also eine Gleichspannung von etwa
200 V in den Wechselrichter 9 eingegeben. Als Wechselrichter 9 kann z. B. ein solcher mit steuerbaren
Halbleiterventilen, insbesondere mit Schalttransistoren, in Brückenschaltung oder in rviineipunktschaitung
verwendet werden. Im vorliegenden Fall ist insbesondere ein steuerbarer Pulswechselrichter vorgesehen, der
seine Steuersignale über den Steuereingang 10 von einem Steuergerät 11 erhält.
Das Steuergerät 11 enthält logische Schakkreise, die
aus digitalen Bauelementen bestehen, z. B. nach der deutschen Offenlegungsschrift 20 23 825. Diese Schaltkreise
bilden Steuersignale, welche aus zeitlich festgelegten Steuerimpulsmustern bestehen, die im Hinblick
auf minimale Oberschwingungen vorgegebener Ordnung in der Ausgangsspannung vorprogrammiert sind.
Die Steuerimpulsmuster bestehen aus einer Anzahl von Einzelimpulsen gleicher Höhe, zwischen denen nach
dem Programm Lücken eingefügt sind. Beispielsweise lassen sich Steuerimpulsmuster vorprogrammieren, die
keine Oberschwingungen 11 Ordnung enthalten.
Der Wechselrichter 9 richtet also die Gleichspannung
Lh in eine Wechselspannung von vorprogrammiertem Impulsmuster um. Der Effektivwert dieser Wechselspannung
entspricht dem gewünschten Wert von z. B. 115 V. Ihre Grundschwingung besitzt den gewünschten
Niederfrequenzwert von z. B. 400 Hz. Um eine sinusförmige Netzwechselspannung Un zu erhalten, ist zwischen
dem Ausgang des Wechselrichters 9 und dem Bordnetz 3 ein Filter 12 angeordnet, der auf die Grundschwingung
der Netzwechselspannung Un abgestimmt ist. An Stelle des dargestellten Bandfilters läßt sich auch jede andere
Filteranordnung verwenden, z. B. eine einzige Drossel.
Zur Regelung der Netzwechselspannung Un auf eine zeitlich feste Amplitude ist ein Spannungsregelkreis
vorgesehen, der auf Spannungsänderungen, die z. B. infolge von Belastungsänderungen auftreten., sehr
schnell anspricht. Der Spannungsregelkreis enthält einen Vergleicher 13, dem einerseits mittels eines
Spannungswandlers 14 vom Bordnetz 3 der Istwert der sinusförmigen Netzwechselspannung Un und andrerseits
ein Spannungssollwert Us zugeführt werden. Der Spannungssollwert Us besteht aus einer sinusförmigen
Referenzspannung, die bevorzugt aus dem Steuerimpulsmuster des Steuergeräts 11 gebildet wird. Dazu ist
das Steuergerät 11 über ein Filter 15 mit dem Referenzeingang des Vergleichers 13 verbunden.
Wieder kann jede beliebige Filteranordnung verwendet werden. Durch die Sollwertvorgabe aus dem Steuergerät
11 wird die sonst erforderliche besondere Sollwertquelle
für die Amplitudenregelung der Netzwechselspannung Un eingespart. Weiterhin werden die sonst
üblichen Gleichrichter und Glättungsglieder vermieden, deren Zeitkonstante die Regelgeschwindigkeit festlegt.
Da Gleichrichter und Glättungsglieder fehlen, gelangt man zu einer sehr schnellen Regelung.
Sollwert und Istwert der Netzwechselspannung Un werden im Vergleicher 13 verglichen. Die auf diese
Weise gebildete Regelabweichung wird in einem Verstärker 16 verstärkt und anschließend auf das
Steuergerät 6 des Hochfrequenz-Wechselrichters 4 gegeben. Als Stellgröße des Spannungsregelkreises ist
somit die Amplitude der vom Hochfrequenz-Wechselrichter 4 abgegebenen ersten hochfrequenten Wechselspannung
U\ vorgesehen. In Abhängigkeit der vom
Vergleicher 13 ermittelten Regelabweichung kann die Wechselspannung U\ am Ausgang des Hochfrequenz-Wechselrichters
4 sehr schnell nachgcregelt werden, z. B. innerhalb von weniger als 1 msec. Die dargestellte
Schaltungsanordnung kann sowohl ein- als auch dreiphasig ausgeführt sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
2
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zur Versorgung des Bordnetzes eines Fahrzeuges, insbesondere eines
Luftfahrzeuges, mit einer niederfrequenten Wechselspannung aus einer Bordbatterie, die das Bordnetz
über einen Hochfrequenz-Wechselrichter, einen Hochfrequenz-Transformator, einen Gleichrichter
und einen zweiten Wechselrichter speist, wobei der Hochfrequenz-Wechselrichter die Batteriespannung
in eine erste hochfrequente Wechselspannung umsetzt, deren Frequenz erheblich über
der gewünschten Frequenz der Netzwechselspannung liegt und wobei der Hochfrequenz-Transformator
die erste hochfrequente Wechselspannung auf eine zweite hochfrequente Wechselspannung herauftransformiert,
deren Scheitelwert im wesentlichen dem Scheitelwert der gewünschten Netzspannung
entspricht und wobei der zweite Wechselrichter die Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters
zur gewünschten niederfrequenten Netzwechselspannung umrichtet, dadurch gekennzeichnet,
daß als zweiter Wechselrichter (9) ein steuerbarer Pulswechselrichter vorgesehen ist, der
eingangsseiiig mit dem Ausgang des Gleichrichters und ausgangsseitig mit dem Bordnetz verbunden ist
und dessen Steuereingang (10) von einem Steuergerät (11) periodisch mit Steuerimpulsmustern beaufschlagt
ist, und daß für die Netzwechselspannung (Un) ein Spannungsregelkreis vorgesehen ist, dem als
Spannungssollwert (Us) das Steuerimpulsmuster des Steuergeräts (11) des Pulswechselrichters (9) und die
Netzwechselspannung als Istwert vorgegeben ist und der als Stellgröße die Amplitude der vom
Hochfrequenz-Wechselrichter (4) abgegebenen ersten hochfrequenten Wechselspannung (U\) beeinflußt.
2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des steuerbaren Pulswechselrichters (9) und dem Bordnetz
(3), sowie zwischen dem Ausgang des Steuergeräts (11) des Pulswechselrichters (9) und
dem Vergleichspunkt (13) des Spannungsregelkreises jeweils ein Filter (12 bzw. 15) vorgesehen ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722253739 DE2253739C3 (de) | 1972-11-02 | Schaltungsanordnung zur Versorgung des Bordnetzes eines Fahrzeuges, insbesondere eines Luftfahrzeuges | |
FR7338656A FR2205763B1 (de) | 1972-11-02 | 1973-10-30 | |
GB5111373A GB1393637A (en) | 1972-11-02 | 1973-11-02 | Electric power supply arrangement for aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722253739 DE2253739C3 (de) | 1972-11-02 | Schaltungsanordnung zur Versorgung des Bordnetzes eines Fahrzeuges, insbesondere eines Luftfahrzeuges |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2253739A1 DE2253739A1 (de) | 1974-05-16 |
DE2253739B2 true DE2253739B2 (de) | 1976-02-19 |
DE2253739C3 DE2253739C3 (de) | 1976-10-21 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0073846A1 (de) * | 1981-09-03 | 1983-03-16 | Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Drehzahlregeleinrichtung eines Drehstrom-Lüfter-Motors für eine Klimaanlage |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0073846A1 (de) * | 1981-09-03 | 1983-03-16 | Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Drehzahlregeleinrichtung eines Drehstrom-Lüfter-Motors für eine Klimaanlage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2205763A1 (de) | 1974-05-31 |
GB1393637A (en) | 1975-05-07 |
FR2205763B1 (de) | 1976-11-19 |
DE2253739A1 (de) | 1974-05-16 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |