DE2539900B2 - Stromversorgungseinrichtung für Wechselstromverbraucher - Google Patents
Stromversorgungseinrichtung für WechselstromverbraucherInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Stromversorgungseinrichtung für Wechselstromverbraucher nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Wechselstromversorgungseinrichtung ist aus der DE-OS 22 50 437 bekannt.
Zur Aufladung des Energiespeichers, der als Akkumulator oder als Kondensatorbatterie ausgebildet sein
kann, ist üblicherweise ein eigener Ladegleichrichtervorgesehen, der eingangsseitig über einen Ladetransformator
an ein Wechsel- oder Drehspannungsnetz angeschlossen ist Ladegleichrichter und Ladetransformator
erfordern einen zusätzlichen Aufwand.
Die eingangs erwähnte bekannte Stromversorgungseinrichtung
benötigt dagegen nur einen Stromrichter, der als »Zweienergierichtungs-Stromrichter« ausgebildet
ist Dieser Stromrichter wird im Ladebetrieb des Energiespeichers als gesteuerter Gleichrichter und im
Entladebetrieb als gesteuerter Wechselrichter betrieben. Um die Hauptstromventile des bekannten Stromrichters
sowohl im Gleichrichterbetrieb als auch im Wechselrichterbetrieb steuern zu können, ist ein für
diese spezielle Anwendung geeigneter Steuersatz erforderlich. Dieser Steuersatz muß so ausgebildet sein,
daß unzulässige Zündimpulse bei den Übergängen vom Gleichrichterbetrieb in den Wechselrichterbetrieb und
umgekehrt vermieden werden. Weiterhin ist nachteilig, daß die Umsteuerung des Stromrichters vom Gleichrichterbetrieb
zum Wechselrichterbetrieb relativ lange dauert Eine echte unterbrechungsfreie Stromversorgung
eines Wechselstromverbrauchers ist somit nicht gewährleistet
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wechselstromversorgungseinrichtung der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß ein üblicher Wechselrichter-Steuersatz verwendet werden kann und daß ein
sehr schneller Übergang vom Gleichrichterbetrieb in den Wechselrichterbetrieb möglich ist
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Gleichrichterschaltung nicht aus den Hauptstrcmventilen des
Wechselrichters aufgebaut, sondern enthält seine Rückstromventile. Die Hauptstromventile des Wechselrichters
werden im Ladebetrieb nicht angesteuert Es kann daher eine handelsübliche Wechselrichter-Steuereinrichtung
verwendet werden, die sowohl im Ladebetrieb wie auch im Wechselrichter betrieb die für den
Wechselrichterbetrieb erforderlichen Zündimpulse erzeugt. Im Ladebetrieb werden die Zündimpulse der
Steuereinrichtung gesperrt und im Wechselrichterbetrieb freigegeben. Der Wechselrichter kann bei der
Durchschaltung der Zündimpulse an die gesteuerten Hauptstromventile sehr schnell seine volle Leistung
abgeben.
Bei einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung kann der Ladestrom auf einen fest vorgegebenen
Wert eingestellt werden, der für eine Erhaltungsladung im allgemeinen zwei Größenordnungen kleiner ist
als der Entladestrom. Es können auch unterschiedliche Stromstärken des Ladestromes für eine Starkladung,
eine normale Ladung und eine Erhaltungsladung eingestellt werden. Schließlich ist es auch möglich, den
Ladestrom in Abhängigkeit von Spannungswerten des Energiespeichers nach vorgegebenen Ladekennlinien
zu regeln, sowie auch in Abhängigkeit von weiteren Einflußgrößen, beispielsweise von Temperatureinflüssen.
Um den Energiespeicher auf volle Spannung aufzuladen,
legt man im Ladebetrieb an die netzseitige Wicklung des Stromrichter-Transformators eine Spannung
an, deren Effektivwert höher ist als die im Leistungsbetrieb vom Wechselrichter erzeugte Spannung.
In vielen Anwendungsfällen ist das Anlegen einer solchen höheren Spannung im Ladebetrieb unerwünscht
Diesen Nachteil beseitigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Endanschlüsse der Brückenzweige
mit Rückstromventilen an einen aus zwei Teiispeichern aufgebauten Energiespeicher angeschlossen
sind, die von einer Umschalteinrichtung im Ladebetrieb parallel und im Wechselrichterbetrieb in
Reihe geschaltet sind. Hierbei kann für den Ladebetrieb eine Wechselspannung mit dem gleichen Effektivwert
verwendet werden, wie sie der Wechselrichter im Leistungsbetrieb abgibt
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Mittelpunkte der Brückenzweige
mit Rückstromventilen über eine Umschalteinrichtung im Ladebetrieb an die äußeren Anschlüsse von
stromrichterseitigen Zusatzwicklungen und im Wechselrichterbetrieb
an die Endanschlüsse oder an Anzapfungen der stromrichterseitigen Wicklung des Stromrichtertransformators
angeschlossen sind. Auch hierbei wird ein Ladebetrieb mit dem gleichen Effektivwert der
Wechselspannung wie im Wechselrichterbetrieb ermöglicht
Eine Abwandlung dieser Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Gleichrichterschaltung wenigstens
einen Brückenzweig mit Rückstromventilen und wenigstens einen zusätzlichen Brückenzweig mit gesteuerten
oder ungesteuerten Ventilen aufweist, dessen Mittelpunkt an den äußeren Anschluß wenigstens einer
stromrichterseitigen Zusatzwicklung des Stromrichtertransformators angeschlossen ist Wenn die Ventile im
zusätzlichen Brückenzweig als steuerbare Ventile ausgeführt sind, insbesondere als Thyristoren, so stellt
die Gleichrichterschaltung eine halbgesteuerte Gleichrichterbrücke dar. Der Vorteil liegt darin, daß beim
Wechselrichterbetrieb die Rückstromventile ohne weitere Maßnahmen in der üblichen Weise betrieben
werden können, während beim Ladebetrieb eine Regelung des Ladestroms nach einer vorgegebenen
Ladekennlinie möglich ist
Ein Ladebetrieb mit einer Wechselspannung mit dem gleichen Effektivwert wie im Wechselrichterbetrieb ist
insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Wechselrichter in einer unterbrechungsfreien Stromversorgungsanlage
eingesetzt ist, bei der ein Verbraucher normalerweise aus einem Wechsel- oder Drehspannungsnetz gespeist
ist und bei einer Netzstörung auf einen Wechselrichter umgeschaltet wird. Die Aufladung des dem Wechselrichter
vorgeschalteten Energiespeichers kann dann vom gleichen Wechselspannungsnetz erfolgen, von dem
auch der Verbraucher normalerweise gespeist wird.
Die Erfindung und ihre in den Unteranspriichen näher
gekennzeichneten Ausgestaltungen wird anhand der F i g. 1 bis 6 näher beschrieben.
F i g. 1 zeigt eine unterbrechungsfreie Stromversorgungseinrichtung,
bei der ein Verbraucher 1 über ein vorgeschaltetes Filter 2 und eine Schalteinrichtung 3 mit
einem Wechselspannungsnetz 4 verbunden ist Ein Wechselrichter 5 ist gleichspanniingsseitig an einen
Akkumulator 7 als Energiespeicher angeschlossen und wechselspannungsseitig über einen Stromrichtertransformator
8 und eine weitere Schalteinrichtung 6 mit dem Eingang des Filters 2 und damit mit dem
Verbraucher 1 verbunden. Der Transformator 8 umfaßt eine netzseitige Wicklung 8a mit den Anschlußklemmen
9 und 10 und eine stromrichterseitige Wicklung 86.
Im Netzbetrieb wird der Verbraucher 1 aus dem
Im Netzbetrieb wird der Verbraucher 1 aus dem
ίο Wechselspannungsnetz 4 über das Filter 2 gespeist Das
Filter 2 siebt die hoch- und niederfrequenten Störungen der Netzspannung. Bei einem Zusammenbruch der
Netzspannung wird auf Wechselrichterbetrieb umgeschaltet Das Filter 2 siebt im Wechselrichterbetrieb die
Ausgangsspannung des Wechselrichters 5. Beim Umschalten von Netzbetrieb auf Wechselrichterbetrieb und
zurück auf Netzbetrieb überbrückt die in den Filterelementen gespeicherte Energie die Umschaltpausen, so
daß der Verbraucher 1 ohne Unterbrechung mit Energie versorgt wird.
Die Schalteinrichtungen 3 bzw. 6 enthalten jeweils einen Aufzugmechanismus 3c bzw. 6c zum Schließen
ihrer Schaltkontakte 3a bzw. 6a und einen Auslösemechanismus 36 bzw. %b zum schnellen öffnen ihrer
Schaltkontakte 3a bzw. 6a Im Netzbetrieb ist der Verbraucher 1 über das Filter 2 und die geschlossenen
Schaltkontakte 3a der Schalteinrichtung 3 an das Wechselspannungsnetz 4 angeschlossen. Der Wechselrichter
5 ist stillgesetzt Es sind Maßnahmen getroffen, damit der Wechselrichter 5 rasch gestartet und auf
Leistungsabgabe gesteuert werden kann. Hierzu laufen Steuersatz und Regeleinrichtung des Wechselrichters 5
bereits während des Netzbetriebs und erzeugen Zündimpulse mit einem voreingestellten oder geregelten
Zündwinkel, deren Weitergabe an die gesteuerten Wechslrichterventile jedoch gesperrt ist Beim Start des
Wechselrichters werden die Zündimpulse freigegeben. Da die Wechselrichterventile während des Netzbetriebs
erfindungsgemäß nicht angesteuert sind, können die Schaltkontakte 6a der Schalteinrichtung 6 im Netzbetrieb
geschlossen sein, um eine Aufladung des Akkumulators 7 zu ermöglichen.
Bei einem Ausfall oder einem unzulässigen Einbruch der Spannung des Wechselspannungsnetzes 4 wird von
einer nicht dargestellten Überwachungseinrichtung der Wechselrichter 5 gestartet und die Schaltkontakte 3a
der Schalteinrichtung 3 werden geöffnet Der Verbraucher 1 wird jetzt über das Filter 2 und den
Wechselrichter 6 aus dem Akkumulator 7 gespeist Bei einer Wiederkehr der Netzspannung wird der Wechselrichter
5 stillgesetzt die Schaltkontakte 6a der Schalteinrichtung 6 werden geöffnet und die Schaltkontakte
3a der Schalteinrichtung 3 geschlossen. Wenn das Wechselspannungsnetz 4 die Versorgung des Verbrauchers
1 wieder übernommen hat, können die Schaltkontakte 6a der Schalteinrichtung 6 wiederum geschlossen
werden, um den Akkumulator 7 aufladen zu können.
Fig.2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der als Parallelwechselrichter ausgebildete
Wechselrichter 5a enthält zwei Hauptstrom-Brückenzweige mit gesteuerten Hauptstromventilen 11,12 bzw.
/3, r4, sowie zwei Brückenzweige mit antiparallel geschalteten Rückstromdioden π, π 2 bzw. π 3, π A als
Rückstromventile. Die Kondensatoren el bis c4 und
die Spulen L1 und L 2 bilden die Kommutierungskreise
für die Hauptstromventile ί 1 — f 4. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters 5a wird an Mittelanzapfungen
der Spulen L 1 und L 2 abgegriffen. Die Mittelpunkte a
und 6 der beiden Brückenzweige mit den Rückstromdioden π 1, η 2 bzw. η 3, η 4 liegen an Anzapfungen an der
stromrichterseitigen Wicklung 86 des Stromrichtertransformators 8.
Eingangsseitig ist der Wechselrichter 5a an einem Akkumulator als aufladbaren Energiespeicher angeschlossen,
der aus zwei Teilakkumulatoren 7a und Tb als Teilspeicher aufgebaut ist.
In Reihe mit den Teilakkumulatoren liegt ein Ladewiderstand 11. Weiterhin ist ein Schütz 12
vorgesehen, dessen Schaltkontakte 12a—12t/ in der
angegebenen Weise beschaltet sind. Ein Glättungskondensator 13 dient zur Aufnahme von Stromspitzen.
Die in F i g. 2 dargestellte Lage der Schaltkontakte 12a— 12c/des Schützes entspricht dem Ladebetrieb, bei
dem an die Anschlußklemme 9 und 10 der netzseitigen Wicklung 8a des Stromrichter-Transformators 8 eine
Wechselspannung angelegt ist, die von der stromrichterseitigen Wicklung Sb des Stromrichtertransformators
8 auf die Mittelpunkte a bzw. b der Brückenzweige mit den Rückstromdioden nt, η 2 bzw.
π3, η A gelangt. Die Mittelpunkte a und b bilden somit
die Wechselspannungs-Einspeisepunkte der aus den Rückstromdioden n\ bis /? 4 bestehenden Gleichrichterschaltung.
Gleichspannungsseitig ist die aus den Rückstromdioden nt — π4 bestehende Gleichrichterschaltung
über den geschlossenen Schaltkontakt 12a mit dem negativen Pol des Teilakkumulators 7a und über
den Ladewiderstand 11 mit dem positiven Pol des Teilakkumulators 7a verbunden. Der negative Pol des
Teilakkumulators 7b ist mit dem entsprechenden Gleichspannungsausgang der Gleichrichterbrücke unmittelbar
verbunden, während der positive Pol des Teilakkumulators Tb über den Ladewiderstand 11 mit
dem entsprechenden Gleichspannungsanschluß der Gleichrichterschaltung verbunden ist. Die beiden
parallel geschalteten Teilakkumulatoren werden von einem Ladestrom aufgeladen, dessen Stromstärke vom
Ladewiderstand 11 bestimmt ist.
Beim Übergang vom Ladebetrieb zum Wechselrichterbetrieb wird von einer nicht näher dargestellten
Überwachungseinrichtung der Schaltzustand des Schützes 12 geändert, so daß die Schaltkontakte 12a und 12c
geöffnet und die Schaltkontakte XIb und ^(/geschlossen
werden. Der Ladewiderstand 11 ist jetzt vom Schaltkontakt 12c/überbrückt. Die beiden Teilakkumulatoren
7a und Tb sind über den geschlossenen Schaltkontakt 126 in Reihe geschaltet. Ihre Spannungen
addieren sich. Der Entladestrom fließt in der üblichen Weise über die Hauptstromventile f 1 bis 14 und den
Stromrichtertransformator 8.
Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist der Ladewiderstand
11 im gleichstromseitigen Teil des Ladestromkreises angeordnet. Es ist daher möglich, den Ladewiderstand
11 mit einer Diode zu überbrücken, die in Flußrichtung des Entladestromes gepolt ist. Der
Schaltkontakt 12c/ kann dann entfallen.
Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß F i g. 2 wird sowohl ein gesonderter Ladetransformator
wie auch ein gesonderter Ladegleichrichter eingespart Weiterhin ist vorteilhaft, daß sich der Stromrichter-Transformator
8 bei der Umschaltung vom Ladebetrieb auf den Leistungsbetrieb des Wechselrichters 5a bereits
im magnetisierten Zustand befindet Der Stromrichter-Transformator 8 braucht daher nicht für einen
Einschaltstromstoß ausgelegt zu werden.
Fig.3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem Wechselrichter 5b und zwei
Teilakkumulatoren 7a und Tb, die im Ladebetrieb parallel und im Leistungsbetrieb des Wechselrichters in
Reihe geschaltet sind. Als Einrichtung zur Einstellung des Ladestromes im Ladebetrieb dienen die beiden in
Reihe geschalteten Ladewiderstände 14a und 146, wobei der Ladewiderstand 146 vom Schaltkontakt eines
Relais 20 überbrückt ist Die beiden Ladewiderstände 14a, 146 liegen in Reihe zur netzseitigen Wicklung 8a
des Stromrichter-Transformators 8. Hierdurch werden
ίο Verluste und Geräusche im Stromrichter-Transformator
während des Ladebetriebs vermindert.
Wenn sich der Schaltkontakt des Relais 20 in der gezeichneten geöffneten Lage befindet, so ist als
resultierender Ladewiderstand die Summe der beiden Ladewiderstände 14a und 146 wirksam. Die Summe der
beiden Ladewiderstände ist so gewählt, daß der resultierende Ladestrom für eine Erhaltungsladung
bemessen ist. Wird der Schaltkontakt des Relais 20 geschlossen, so ist der Ladewiderstand 146 überbrückt.
Es ist nur noch der Ladewiderstand 14a wirksam, der für einen Ladestrom zur normalen Aufladung der beiden
Teilakkumulatoren bemessen ist Mit Hilfe der beiden Lastwiderstände 14a und 146 läßt sich eine Ladung und
eine Erhaltungsladung der Akkumulatoren nach der W- Kennlinie durchführen.
Um beliebige Ladekennlinien realisieren zu können, sind die Rückstromventile des Wechselrichters 56 als
gesteuerte Ventile ausgebildet und in der Zeichnung als Thyristoren ill — i14 dargestellt. Die Thyristoren
ill — 114 werden von einer Steuereinrichtung 16 mit
Zündimpulsen angesteuert. Im Ladebetrieb arbeiten die Thyristoren ill — i14 wie eine gesteuerte Gleichrichterschaltung
und werden in entsprechender Weise mit Zündimpulsen angesteuert. Der Steuereinrichtung
16 werden die Spannung über den parallel geschalteten Teilakkumulatoren 7a, 76 von einem Spannungsmeßfühler
21 und der von einem Strommeßfühler 19 erfaßte Ladestrom als Eingangsgrößen zugeführt. Aus diesen
Meßwerten kann in bekannter Weise eine beliebige Ladekennlinie realisiert werden. Beim Wechselrichterbetrieb
werden die Thyristoren ill —f 14 ständig
stromdurchlässig gesteuert. Die Umschaltung von Ladebetrieb auf Wechselrichterbetrieb erfolgt über ein
Schütz 15, dessen Schaltkontakte nach dem gleichen Prinzip beschaltet sind wie bereits zu F i g. 2 beschrieben.
Zur Steuerung des Schützes 15, der Steuereinrichtung 16 für die Thyristoren 111 — 114 und zur Steuerung des
Relais 20 ist eine Betriebssteuereinrichtung 17 vorgesehen.
Die Betriebssteuereinrichtung 17 steuert die Umschaltung vom Ladebetrieb auf den Wechselrichterbetrieb
und zurück auf den Ladebetrieb und bestimmt, ob eine normale Ladung oder eine Erhaltungsladung
erforderlich ist Hierzu wird das Schütz 15 und das Relais 20 entsprechend gesteuert und es werden in der
Steuereinrichtung 16 die erforderlichen Umschaltungen vorgenommen. Die Steuereinrichtung 16 ist mit dem
Wechselspannungsnetz oder mit dem Steuersatz des Wechselrichters 56 synchronisiert
Mit Hilfe der gesteuerten Rückstromventile ill —
i 14 und der Steuereinrichtung 16 ist es im Prinzip möglich, beliebige Ladeströme einzustellen, ohne daß
Ladewiderstände erforderlich sind. Da jedoch der normale Ladestrom üblicherweise um zwei Größenordnungen
kleiner ist als der Entladestrom und der Strom zur Erhaltungsladung wiederum eine Größenordnung
kleiner ist als der normale Ladestrom, erweisen sich die
Ladewiderstände 14a und 146 als zweckmäßig, damit im Ladebetrieb nicht mit zu kleinen Zündwinkeln für die
Zündimpulse der Thyristoren 111 — /14 gefahren
werden muß.
In Fig.4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einem Wechselrichter 5a dargestellt. Der Stromrichter-Transformator 18 weist eine netzseitige
Wicklung 18a und eine stromrichterseitige Wicklung 186 mit einer stromrichterseitigen Zusatzwicklung 18c
auf. Die Innenschaltung des Wechselrichters 5a wurde bereits im Zusammenhang mit F i g. 2 beschrieben. Es ist
jedoch ein zusätzlicher Brückenzweig mit Dioden π 5 und π 6 vorgesehen. Der Mittelpunkt c dieses zusätzlichen Brückenzweiges ist über einen Verstellwiderstand
22 als Ladewiderstand und den Schaltkontakt ein Relais
23 mit dem äußeren Anschluß der Zusatzwicklung 18c verbunden. Der Abgriff des Verstellwiderstandes 22 ist
von einem Motor 24 verschiebbar, der von einer Steuereinrichtung 25 gesteuert ist. Der Steuereinrichtung 25 sind eingangsseitig Meßwerte für den
Ladestrom und die Spannung des Akkumulators 7 zugeführt, die vom Strommeßfühler 19 und von einem
Spannungsmeßfühler 26 erfaßt sind. Über den Verstellwiderstand 22 kann der jeweilige Ladestrom nach
vorgegebenen Kriterien eingestellt werden.
Im Ladebetrieb befindet sich der Schaltkontakt des Relais 23 in der gezeichneten geschlossenen Lage. An
die Anschlußklemmen 9 und 10 der netzseitigen Wicklung 18a des Stromrichter-Transformators 18 ist
eine Wechselspannung angelegt. Als Gleichrichterschaltung dient eine Brückenschaltung, deren einer Brükkenzweig die Rückstromdioden π 3 und π 4 und deren
zweiter Brückenzweig die weiteren Dioden η 5 und η 6 enthält. Die Einspeisung der Wechselspannung erfolgt
an den Punkten 6 und α Zwischen diesen Einspeisepunkten b und c liegt als wirksame Wechselspannungsquelle die Reihenschaltung der stromrichterseitigen
Wicklungen 186 und 18c Durch geeignete Dimensionierung der Zusatzwicklung 18c kann erreicht werden, daß
zur Aufladung des Akkumulators 7 eine Wechselspannung an den Klemmen 9, 10 ausreicht, die der
Ausgangsspannung des Wechselrichters 5a im Wechselrichterbetrieb entspricht.
Von der Steuereinrichtung 25 wird der Verstellwide'rstand 22 nach einer vorgegebenen Ladekennlinie
beeinflußt, beispielsweise derart, daß sich der gewünschte Ladestrom für eine Starkladung, eine normale
Ladung oder eine Erhaltungsladung einstellt.
Bei der Umschaltung vom Ladebetrieb auf den Wechselrichterbetrieb wird das Relais 23 umgesteuert
und sein Schaltkontakt geöffnet Die Zusatzwicklung 18c und der Verstellwiderstand 22 als Ladewiderstand
sind damit abgeschaltet
Das in F i g. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel kann auch derart abgewandelt werden, daß anstelle der
Dioden π 5 und /76 gesteuerte Ventile, insbesondere Thyristoren, vorgesehen werden. Die Gleichrichterschaltung enthält dann die Rückstromdioden π 3, π 4 und
die anstelle der Dioden π 5, π 6 vorgesehenen
steuerbaren Ventile. Diese Gleichrichterschaltung stellt
eine halbgesteuerte Brückenschaltung dar, wobei der Ladestrom durch entsprechende Ansteuerung der
gesteuerten Ventile der halbgesteuerten Brückenschaltung eingestellt werden kann. Anstelle des Verstellwiderstandes kann dann ein überbrückbarer Festwider-
stand verwendet werden.
In einer weiteren Abwandlung der Fig.4 können
sowohl anstelle der Dioden π 5, π 6 als auch anstelle der
Rückstromdioden π 3, π 4 gesteuerte Ventile vorgesehen werden. Die Gleichrichterschaltung entspricht dann
einer vollgesteuerten Brückenschaltung. Im Wechselrichterbetrieb werden die anstelle der Rückstromdioden
vorgesehenen, steuerbaren Ventile ständig stromdurchlässig gesteuert.
Im Ausführungsbeispiel der F i g. 5 enthält der Stromrichter-Transformator 28 eine netzseitige Wicklung 28a und eine stromrichterseitige Wicklung 286 mit
Zusatzwicklungen 28c und 2Sd Die Innenschaltung des Wechselrichters 5a entspricht wiederum dem Beispiel in
F i g. 2. Die Mittelpunkte a und b der Brückenzweige mit den Rückstromdioden η 1, π 2 bzw. π 3, η 4 liegen über
die Schaltkontakte 296 und 29c eines Relais 29 an Anzapfungen der stromrichterseitigen Wicklung 286
des Stromrichtertransformators 28, sowie über weitere Schaltkontakte 29a und 29c/ des Relais 29 und
Ladewiderstände 27a und 276 an den äußeren Anschlüssen der Zusatzwicklungen 28c und 28c/.
Im Ladebetrieb wird an die Anschlußklemmen 9 und 10 der netzseitigen Wicklung 28a eine Wechselspannung angelegt, deren Effektivwert der im Wechselrichterbetrieb an diesen Klemmen entstehenden Wechselspannung entsprechen kann. Die Schaltkontakte 29a
bis 29c/ befinden sich in der gezeichneten Lage. Als wirksame Wechselspannungsquelle liegt die Reihenschaltung der stromrichterseitigen Wicklungen 286 mit
den Zusatzwicklungen 28c und 28c/ über die Ladewiderstände 27a und 276 an den Mittelpunkten a und 6 der
Brückenzweige mit den Rückstromdioden. Die Rückstromdioden n\ bis π 4 bilden eine Gleichrichterschaltung zur Aufladung des Akkumulators 7.
Bei der Umschaltung vom Ladebetrieb zum Wechselrichterbetrieb werden die Schaltkontakte des Relais 29
umgesteuert und die Zusatzwicklungen 28c, 28c/und die
Ladewiderstände 27a und 276 abgeschaltet Die Mittelpunkte a und 6 der Brückenzweige mit den
Rückstromdioden ni, n2 bzw. λ 3, π4 liegen jetzt an
Anzapfungen der stromrichterseitigen Wicklung 286 des Stromrichter-Transformators 28.
Die gemäß F i g. 5 vorgesehenen Ladewiderstände 27a und 276 ermöglichen eine symmetrische Belastung
des Stromrichter-Transformators 28 im Ladebetrieb. Es ist jedoch grundsätzlich möglich, auf einen dieser beiden
Ladewiderstände 27a oder 276 zu verzichten und den verbleibenden Ladewiderstand entsprechend zu dimensionieren. Ebenso kann ein Ladewiderstand in Reihe zur
netzseitigen Wicklung 28a des Stromrichter-Transformators 28 vorgesehen sein, der im Wechselrichterbetrieb von einem Schalter überbrückt ist Schließlich kann
auch ein Ladewiderstand in Reihe zum Akkumulator 7 vorgesehen sein, der im Wechselrichterbetrieb von
einem Schalter oder von einer Diode, die in Flußrichtung des Entladestromes gepolt ist, überbrückt ist
Das in F i g. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel kann auch so abgewandelt werden, daß anstelle der
Rückstromdioden η 1—η 4 gesteuerte Ventile vorgesehen werden. Diese stellen dann eine vollgesteuerte
Gleichrichterbrücke dar, deren Funktionsweise bereits in der Erläuterung zu F i g. 3 beschrieben wurde.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß als
aufladbarer Energiespeicher nicht nur ein Akkumulator infrage kommt, sondern beispielsweise auch ein
Kondensator. Es sind Anwendungsfälle denkbar, bei denen der Wechselrichter jeweils nur für eine sehr
kurze Zeitdauer in Betrieb ist, beispielsweise nur so lange, bis ein Notstrom-Dieselaggregat angelaufen ist
In solchen Anwendungsfällen können Kondensatoren ,
als Energiespeicher sinnvoll sein.
Im Ausführungsbeispiel der F i g. 6 ist wiederum ein Stromrichter-Transformator 28 mit stromrichterseitigen
Zusatzwicklungen 28c und 2&d vorgesehen. Bei der
Innenschaltung des Wechselrichters Sc liegen die Mittelpunkte a und b der Brückenzweige mit Rückstromdioden
n\ —π 4 an den Endanschlüssen der stromrichterseitigen Wicklung 286.
Es ist eine zusätzliche Gleichrichterschaltung mit den zusätzlichen Dioden π ti, η 12 und η 13, η 14 vorgesehen.
Die Mittelpunkte d und e der Brückenzweige mit den zusätzlichen Dioden η 11, π 12 bzw. η 13, π 14 liegen
an den äußeren Anschlüssen der Zusatzwicklungen 28c bzw. 28rf Die zusätzlichen Dioden nil —π 14 bilden
eine Gleichrichterschaltung zur Aufladung des Akkumulators 7.
Als Ladewiderstand ist die Reihenschaltung von Teilwiderständen 40a, 406 und 40c vorgesehen, die in
Reihe mit der netzseitigen Wicklung 28a des Stromrichter-Transformators 28 liegen und von den Schaltkontakten
eines Schützes 41 überbrückt sind. Die Teilwiderstände 406 und 40c sind von den Schaltkontakten von
Relais 42 und 43 überbrückt Auf diese Weise lassen sich Ladeströme mit drei unterschiedlichen Stromstärken
einstellen.
Im Ladebetrieb ist der Schaltkontakt des Schütz 41 geöffnet Wenn die Schaltkontakte der Relais 42 und 43
geschlossen sind, so ist als Ladewiderstand lediglich der Teilwiderstand 40a wirksam. Dieser bestimmt den
Ladestrom für eine Starkladung. Wenn der Schaltkontakt des Relais 42 geöffnet wird, so ist als Ladewiderstand
die Reihenschaltung der Teilwiderstände 40a und 406 wirksam. Die Summe dieser Widerstände bestimmt
den Ladestrom für eine normale Ladung. Wird zusätzlich noch der Schaltkontakt des Relais 43
geöffnet, so ist als Ladewiderstand die Reihenschaltung der Teilwiderstände 40a, 40b, 40c wirksam. Diese
Widerstandssumme bestimmt den Ladestrom über eine Erhaltungsladung.
Der Vorteil der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform besteht darin, daß diese Schaltungsanordnung
nicht auf Parallelwechselrichter beschränkt ist, sondern für beliebige Stromrichter geeignet ist. Es sind keinerlei
Eingriffe in die Stromrichterschaltung erforderlich, da als Gleichrichterschaltung zusätzliche Dioden verwendet
sind. Gegenüber der Verwendung eines getrennten Ladegeräts ergibt sich der Vorteil, daß der Stromrichtertransformator
als Ladetransformator verwendet ist. Diese Einsparung beeinflußt Gesamtkosten und
Raumbedarf der Anlage günstig.
Wenn eine geregelte Batterieladung nach einer
Wenn eine geregelte Batterieladung nach einer
to vorgegebenen Ladekennlinie gefordert ist, so können die zusätzlichen Ventile als gesteuerte Ventile ausgebildet
werden, die von einer entsprechenden Steuereinrichtung angesteuert sind. Ebenso ist es möglich,
Ladewiderstände im stromrichterseitigen Ladestromkreis vorzusehen.
In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde zum einfacheren Verständnis jeweils kontaktbehaftete
Schalteinrichtungen erläutert Diese können jedoch auch durch kontaktlose elektronische Schalter realisiert
werden, insbesondere durch Thyristoren oder durch Transistoren.
Die Ladewiderstände können auch als steuerbare Halbleiter ausgeführt werden, beispielsweise als Triac.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen der Erfindung wurden jeweils einfach aufgebaute, einphasige Wechselrichter und Ladewiderstände beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Insbesondere lassen sich auch dreiphasige Wechselrichter nach den erfindungsgemäßen Prinzipien gestalten.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen der Erfindung wurden jeweils einfach aufgebaute, einphasige Wechselrichter und Ladewiderstände beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Insbesondere lassen sich auch dreiphasige Wechselrichter nach den erfindungsgemäßen Prinzipien gestalten.
Bei geeignet hochohmig dimensionierten Ladewiderständen
können diese auch zu Beginn des Lastbetriebes des Wechselrichters noch eingeschaltet bleiben. Die
Ladewiderstände stellen dann eine zusätzliche Belastung für den Wechselrichter dar. Diese Belastung kann
durch geeignete Ansteuerung bzw. durch Sperrung der Ansteuerung abgeschaltet werden. Dies ist besonders
bei sehr schnell startbaren Wechselrichtern vorteilhaft, die innerhalb weniger Millisekunden aus dem Stillstand
auf volle Leistungsabgabe gesteuert: werden könnten.
Für die Schalteinrichtungen zur Überbrückung der Ladewiderstände können hier einfache Schalter verwendet
werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Stromversorgungseinrichtung für Wechselstromverbraucher mit einem aufladbaren Energiespeicher
und einem von einer Zündsteuereinrichtung gesteuerten Wechselrichter, insbes. Parallelwechselrichter,
mit BrQckenzweigen mit gesteuerten Hauptstromventilen und Brückenzweigen mit antiparallel
geschalteten Rückstromventilen, wobei die Mittelpunkte der Brückenzweige mit Rückstromventilen
jeweils an Endanschlüssen oder an Anzapfungen der stromrichterseitigen Wicklung eines Stromrichtertransformators
liegen, der an ein Wechsel- oder Drehstromnetz angeschlossen ist und als Ladetransformator
einer Gleichrichterschaltung zur Aufladung des Energiespeichers vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung
die Rückstromventile (n 1 bis π 4; ill bis 114) enthält und daß die Zündsteuereinrichtung
bereits im Ladebetrieb die für den Wechselrichterbetrieb erforderlichen Zündimpulse erzeugt,
wobei im Ladebetrieb die Weitergabe der Zündimpulse an die gesteuerten Hauptstromventile (t 1 bis
(tA) des Wechselrichters (5) gesperrt ist und beim Übergang zürn Wechselrichterbetrieb freigegeben
wird.
2. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endanschlüsse der
Brückenzweige mit Rückstromventilen (n 1 bis π 4; ill bis f 14) an einem aus zwei Teilspeichern (7a, Tb
aufgebauten Energiespeicher angeschlossen sind, die von einer Umschalteinrichtung (12; 15) im Ladebetrieb
parallel und im Wechselrichterbetrieb in Reihe geschaltet sind (F i g. 2, F i g. 3).
3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte (a, b)
der Brückenzweige mit Rückstromventilen (n 1 bis η 4) über eine Umschalteinrichtung (29) im Ladebetrieb
an die äußeren Anschlüsse von stromrichterseitigen Zusatzwicklungen (28c; 2&d) und im Wechselrichterbetrieb
an die Endanschlüsse oder an Anzapfungen der stromrichterseitigen Wicklung (28Z^ des Stiomrichtertransformators (28) angeschlossen
sind (F i g. 5).
4. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung
wenigstens einen Brückenzweig mit Rückstromventilen (n 1 bis η 4) und wenigstens einen
zusätzlichen Brückenzweig mit gesteuerten oder ungesteuerten Ventilen (n5, /?6; nil bis π 14)
aufweist, dessen Mittelpunkt (c; d, e) an den äußeren Anschluß wenigstens einer stromrichterseitigen
Zusatzwicklung (18c; 28c, 28c/,) des Stromrichtertransformators
(18; 28) angeschlossen ist (Fig.4, F ig. 6).
5. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens
einer Verbindungsleitung zwischen dem Brückenmittelpunkt eines Briickenzweiges mit Rückstromventilen
und den entsprechenden Anschlüssen an den stromrichterseitigen Wicklungen bzw. Zusatzwicklungen
des Stromrichtertransformators ein Ladewiderstand angeordnet ist, der von einer
Schalteinrichtung überbrückbar ist
6. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der netzseitigen
Wicklung (2Sa) des Stromrichtertransformators (28) ein Ladewiderstand (40a, 406, 4OcJ in Reihe
geschaltet ist, der von einer Schalteinrichtung (41)
überbrückbar ist.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2539900A DE2539900B2 (de) | 1975-09-08 | 1975-09-08 | Stromversorgungseinrichtung für Wechselstromverbraucher |
CH1226575A CH599702A5 (de) | 1974-09-27 | 1975-09-22 | |
FR7529435A FR2286534A1 (fr) | 1974-09-27 | 1975-09-25 | Installation d'alimentation en courant exempte d'interruption |
IT2760875A IT1042835B (it) | 1974-09-27 | 1975-09-25 | Impianto di alimentazione elettrica esente da intebruzioni |
CA236,452A CA1029090A (en) | 1974-09-27 | 1975-09-26 | Interruption free inverter power supply |
GB3962375A GB1522844A (en) | 1974-09-27 | 1975-09-26 | No-break supply circuitry for an a c load |
US05/617,193 US3999078A (en) | 1974-09-27 | 1975-09-26 | Interruption free inverter power supply |
JP11709275A JPS5160943A (de) | 1974-09-27 | 1975-09-26 | |
JP51107668A JPS5233032A (en) | 1975-09-08 | 1976-09-08 | Apparatus for converting electric power |
AT224777A AT353894B (de) | 1975-09-08 | 1977-03-31 | Stromrichteranordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2539900A DE2539900B2 (de) | 1975-09-08 | 1975-09-08 | Stromversorgungseinrichtung für Wechselstromverbraucher |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2539900A1 DE2539900A1 (de) | 1977-03-10 |
DE2539900B2 true DE2539900B2 (de) | 1978-09-21 |
DE2539900C3 DE2539900C3 (de) | 1979-05-17 |
Family
ID=5955879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2539900A Granted DE2539900B2 (de) | 1974-09-27 | 1975-09-08 | Stromversorgungseinrichtung für Wechselstromverbraucher |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5233032A (de) |
DE (1) | DE2539900B2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5470981A (en) * | 1977-11-08 | 1979-06-07 | Gunze Kk | Feed supplying method in cocoon breeding by artificial feed |
-
1975
- 1975-09-08 DE DE2539900A patent/DE2539900B2/de active Granted
-
1976
- 1976-09-08 JP JP51107668A patent/JPS5233032A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2539900C3 (de) | 1979-05-17 |
DE2539900A1 (de) | 1977-03-10 |
JPS5233032A (en) | 1977-03-12 |
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