DE2429566C3

DE2429566C3 - DC forward converter

Info

Publication number: DE2429566C3
Application number: DE19742429566
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8000 München Kienberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1974-06-20
Publication date: 1976-12-02

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom-Durchflußwandler mit mindestens einem Leistungskreis aus einem impulsbreitengesteuerten Stelltransistor, einem primärseitig mit diesem verbundenen Übertrager, einer sekundärseitig mit dem Übertrager verbundenen Gleichrichteranordnung und einer dieser nachgeschalteten Siebschaltung.The invention relates to a direct current forward converter with at least one power circuit from a pulse-width-controlled setting transistor, a transformer connected to this on the primary side, a rectifier arrangement connected to the transformer on the secondary side and one connected downstream of it Filter circuit.

Ein derartiger Gleichstrom-Durchflußwandler, bei dem ein oder mehrere Stelltransistoren durch Änderung des Tastverhältnisses gesteuert werden, ist bereits bekannt (DT-OS 22 26 089). Bei Durchflußwandlern großer Ausgangsleistung kann es erforderlich sein, den Laststrom durch Parallelschalten von mehreren Stelltransistoren aufzuteilen. Es sind dann zusätzliche Maßnahmen erforderlich, die Schaltzeitunterschiede zwischen den Stelltransistoren zu verhindern, da bereits geringe Schaltzeitunterschiede große Unterschiede in den Teilströmen zur Folge haben und die maximale entnehmbare Ausgangsleistung verringern.Such a direct current forward converter, in which one or more control transistors by change the duty cycle are controlled is already known (DT-OS 22 26 089). With flow converters large output power, it may be necessary to control the load current by connecting several setting transistors in parallel to split up. Additional measures are then required, the switching time differences to prevent between the setting transistors, since even small switching time differences large differences in the partial currents and reduce the maximum output power that can be drawn.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung von mehreren Stelltransistoren Schaltzeitunterschiede mit möglichst geringem Schaltungsaufwand sicher zu vermeiden.The invention is based on the problem of switching time differences when using a plurality of setting transistors to be safely avoided with as little circuit effort as possible.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Gleichstrom-Durchflußwandler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mehrere Leistungskreise vorgesehen und miteinander parallel geschaltet sind und daß eine Regeleinrichtung zur Erzielung einer gleichmäßigeren Stromaufteilung auf die parallelen Leistungskreise vorgesehen ist, die in allen Leistungskreisen den Mittelwert der Spannungsimpulse am Eingang der Siebschaltung des jeweiligen Leistungskreises mißt und untereinander vergleicht und die Impulsbreitensteuerung der Stelltransistoren in Abhängigkeit dieses Vergleichs beeinflußt.According to the invention, this object is achieved in a direct current forward converter of the type mentioned at the beginning Art solved in that several power circuits are provided and connected in parallel with each other and that a control device to achieve a more even distribution of current to the parallel power circuits is provided that the mean value of the voltage pulses at the input of the in all power circuits Filter circuit of the respective power circuit measures and compares with each other and the pulse width control the setting transistors influenced depending on this comparison.

Die gleiche Strombelastung aller Leistungskreise wird durch einen einmaligen Sollwertabgleich bei Maximallast erreicht.The same current load of all power circuits is achieved by a one-time setpoint comparison with Maximum load reached.

Es ist bereits eine Gleichlastregelung für zwei gesteuerte ausgangsseitig parallelgeschaltete Gleichrichtergeräte oder Geräte mit anderen Stellgliedern wie z. B. mit einem nicht näher bezeichneten Umformer bekannt, bei der über je einen Stromwandler den Lastströmen proportionale Spannungen erzeugt werden. Diese Spannungen werden entgegengesetzt in Reihe geschaltet und ihre Differenz zur Steuerung eines der beiden Gleichrichtergeräte verstärkt (Regelungstechnik, 8. J ahrgang, 1960, S. 374, Bild 1). It is already a balanced load control for two controlled rectifier devices connected in parallel on the output side or devices with other actuators such as B. with an unspecified converter known, in which voltages proportional to the load currents are generated via a current transformer. These voltages are oppositely connected in series and their difference to control one of the two rectifier devices (control engineering, 8th year, 1960, p. 374, Fig. 1).

Aus der US-PS 3515 974 ist es bei einem Gleichstromwandler an sich bekannt, mehrere Leistungskreise aus je einem impulsbreitengesteuerten Stelltransistor, einem primärseitig mit diesem verbundenen Übertrager, einer sekundärseitig mit dem Übertrager verbundenen Gleichrichteranordnung und einer dieser nachgeschalteten Siebschaltung parallel zu schalten. Es handelt sich hierbei um einen Sperrwandler. Besondere Maßnahmen zur gleichmäßigen Lastaufteilung sind hier nicht vorgesehen und auch nicht erforderlich, da wegen der Zwischenspeicherung der zu übertragenden Energie im Übertrager eine starre Kopplung zwischen Stellglied und Ausgang fehlt.From US-PS 3515 974 it is in a DC converter known per se, several power circuits each consisting of a pulse-width-controlled setting transistor, one transformer connected to this on the primary side, one connected to the transformer on the secondary side To connect rectifier arrangement and one of these downstream filter circuit in parallel. It deals is a flyback converter. Special measures for even load sharing are here not provided and also not necessary because of the intermediate storage of the energy to be transmitted There is no rigid coupling between the actuator and the output in the transformer.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann allen parallelgeschalteten Leistungskreisen ein gemeinsamer Speicherkondensator nachgeschaltet werden. Diese Maßnahme ist durch die US-PS 35 15 974 ebenfalls an sich bekannt.According to an advantageous development of the invention, all power circuits connected in parallel a common storage capacitor can be connected downstream. This measure is through the US-PS 35 15 974 also known per se.

Gleichstromumrichter gemäß der Erfindung, deren Ausgangsspannung geregelt ist, sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet, daß einer der parallelgeschalteten Leistungskreise in Abhängigkeit von der Regelabweichung der Ausgangsspannung über einen Regelverstärker und die anderen Leistungskreise über je einen Stromverteilungsregler angesteuert werden.DC converters according to the invention, the output voltage of which is regulated, are according to a Another advantageous embodiment of the invention designed so that one of the parallel power circuits depending on the control deviation of the output voltage via a control amplifier and the other power circuits are each controlled via a power distribution controller.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.The invention is described using an exemplary embodiment shown in the figure.

Die Figur zeigt das Blockschaltbild des geregelten Gleichstrom-Durchflußrichters mit zwei parallelgeschalteten Leistungskreisen.The figure shows the block diagram of the regulated direct current flow converter with two parallel-connected Service groups.

An eine Eingangsspannung Ue sind über eine Eingangssiebschaltung 1 zwei gleich ausgebildete Leistungskreise, bestehend aus den Schaltungsteilen I, Γ und Π, ΙΓ angeschlossen, die ausgangsseitig über eine weitere gemeinsame Siebschaltung 2 den Ausgang des Umrichters bilden, der die geregelte Ausgangsspannung U_A führt.To an input voltage Ue are a Eingangssiebschaltung 1 two identically designed power circuits consisting connected from the circuit parts I, Γ and Π, ΙΓ constituting the output side via a further common filter circuit 2 the output of the inverter, which leads the regulated output voltage U _A.

Die beiden Schaltungsteile I und Γ bestehen im wesentlichen je aus einem als Stellglied arbeitenden Stelltransistor, einem Übertrager mit einer sekundärseitig angeordneten Gleichrichterdiode und einer Freilaufdiode, die der Reihenschaltung aus Sekundärwicklung und Gleichrichterdiode parallel geschaltet ist. Die Schaltungsteile II und ΙΓ enthalten je eine Speicherdrossel im Längszweig und einen Siebkondensator im Querzweig.The two circuit parts I and Γ essentially each consist of one working as an actuator Control transistor, a transformer with a rectifier diode arranged on the secondary side and a freewheeling diode, which is connected in parallel to the series connection of the secondary winding and rectifier diode. the Circuit parts II and ΙΓ each contain a storage choke in the series branch and a filter capacitor in the shunt branch.

Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt unter Verwendung eines an der Ausgangsspannung Ua liegenden Spannungsteilers 6, einer Referenzspannungsquelle 5, eines Regelverstärkers 4 und eines Taktgenerator 3. Die am Ausgang des Regelverstär-The output voltage is regulated using a voltage divider 6 connected to the output voltage Ua , a reference voltage source 5, a control amplifier 4 and a clock generator 3. The output of the control amplifier

kers erhaltene verstärkte Regelabweichung der Ausgangsspannung wird in Verbindung mit der Taktspannung des Taktgenerators 3 in einer nicht dargestellten Schaltung in eine impulsbreitenmodulierte Steuerspannung umgesetzt, die den Schalttransistor im Schaltungsteil I steuert. kers obtained increased control deviation of the output voltage is in connection with the clock voltage of the clock generator 3 in a circuit not shown in a pulse width modulated control voltage implemented, which controls the switching transistor in circuit part I.

Die gleichmäßige Lastaufteilung auf beide Leistungskreise erfolgt durch eine Stromaufteilungsregelung. Dazu werden die Mittelwerte der Spannu^gsimpulse U\ und U\ am Eingang der Siebschaltungen (Schaltungsteil II und II') als Meßkriterium abgenommen und ihre Differenz (Regelabweichung) in einem Regler 7 für die Stromaufteilung verstärkt. Das am Eingang des Schaltungsteiles II abgenommene Meßkriterium hat dabei die Funktion eines Referenzwertes. Die verstärkte Regelabweichung des Stromes i\ im parallelgeschalteten Leistungskreis wird hier ähnlich wie in der Spannungsregelschaltung mit Hilfe der Taktspannung L't des Taktgenerators 3 in eine impulsbreitenmodulierte Steuerspannung für den Schalttransistor im Schaltungsteil Γ umgesetzt. The load is evenly distributed across both power circuits by means of a current sharing control. For this purpose, the mean values of the voltage pulses U \ and U \ at the input of the filter circuits (circuit part II and II ') are taken as a measurement criterion and their difference (control deviation) is amplified in a controller 7 for the current distribution. The measurement criterion taken at the input of circuit part II has the function of a reference value. The increased control deviation of the current i \ in the parallel-connected power circuit is here converted into a pulse-width-modulated control voltage for the switching transistor in the circuit part Γ, similar to the voltage control circuit with the aid of the clock voltage L't of the clock generator 3.

Die Einstellung der Zweigströme in den Leistungsteilen auf gleichen Wert erfolgt mittels der Dämpfungsglieder 8 und 9 einmalig bei Vollast The branch currents in the power units are set to the same value by means of the attenuators 8 and 9 once at full load

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung ist nicht auf spannungsgeregelte Gleichstromumrichter und auch nicht auf die Parallelschaltung von nur zwei Leistungskreisen beschränkt Jeder weitere Leistungskreis erfordert einen eigenen Regelkreis für die Stromaufteilung.The circuit according to the invention is not used for voltage-regulated direct current converters and not limited to the parallel connection of only two power circuits. Each additional power circuit requires its own control circuit for the Power sharing.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. DC forward converter with at least one power circuit from a pulse width controlled Control transistor, one on the primary side connected to this transformer, one on the secondary side connected to the transformer rectifier arrangement and one of these downstream Filter circuit, characterized in that several such power circuits are provided and are connected in parallel with each other and that a control device for achieving a uniform Power distribution to the parallel power circuits is provided in all power circuits the mean value of the voltage pulses at the input of the filter circuit of the respective power circuit measures and compares with each other and the pulse width control of the setting transistors as a function affects this comparison.

2. DC flow converter according to claim I _1, characterized in that a common storage capacitor is connected downstream of all power circuits connected in parallel.

3. DC flow converter according to one of the preceding claims, with regulated Output voltage, characterized in that one of the power circuits connected in parallel in Dependence on the control deviation of the output voltage via a control amplifier and the other power circuits can be controlled via a power distribution controller each.