DE2539900C3 - - Google Patents
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Description
Ladestrom in Abhängigkeit von Spannungsvollen 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 netzseiüge
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 Rücxstromventilen an einen aus zwei
Teilspeichern 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 β I": 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 Ladebe'rieb 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 Unteransprüchen 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 gleichspannungsseitig 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 stromrichterseilige Wicklung Sb.
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 3b 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 geregel
ten 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 Verbrau
chers 1 wieder übernommen hat, können die Schaltkon
takte 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 r 1,12 bzw.
f3, f4, sowie zwei Brückenzweige mit antiparallel
geschalteten Rückstromdioden η, η 2 bzw. π 3, η A als
Rückstromventile. Die Kondensatoren c\ bis c4 und
die Spulen L1 und L 2 bilden die Kommutierungskreise
für die Hauptstromventile f ί — 14. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters 5a wird an Mittelanzapfungen
der Smilen L 1 und L 2 abeeeriffen. Die MittelDunkte a
und 6 der beiden Brückenzweige mit den Rückstromdioden ηί, η 2 bzw. π3, π4 liegen an Anzapfungen an der
stromrichtcrseitigen Wicklung 86 des Stromrichtertransformators 8.
Eingangsseitig ist der Wechselrichter 5a an einem Akkumulator als aufladbaren Energiespeicher angeschlossen, der aus zwei Teilakkumulatoren 7a und 7b als
Teü^peiciiei aufgebaut ist.
in Reihe mit den Teilakkumulatoren liegt ein Ladewiderstand 11. Weiterhin ist ein Schütz 12
vorgesehen, dessen. Schaltkontakte 12a—12</ 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 »tromrichterseitigen Wicklung 8b des Stromrichtertransformators 8 auf die Mittelpunkte a bzw. 6 der
Brückenzweige mit den Rückstromdioden ni, n2 bzw.
η 3, η 4 gelangt Die Mittelpunkte a und b bilden somit
die Wechselspannungs-Einspeisepunkte der aus den Rückstromdioden n\ bis π 4 bestehenden Gleichrichterschaltung. Gleichspannungsseitig ist die aus den
Rückstromdioden η 1 — η 4 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 Tb 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 126 und 12c/ geschlossen werden. Der Ladewiderstand 11 ist jetzt vom
Schaltkontakt 12t/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 ί 4 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 56 und zwei
Teilakkumulatoren 7a und Tb, die im Ladebetriet
parallel und im Leistungsbetrieb des Wechselrichters ir Reihe geschaltet sind. Als Einrichtung zur Einstellung
des Ladestromes im Ladebetrieb dienen die beiden ir Reihe geschalteten Ladewiderstände 14a und 14c
wobei der Ladewiderstand 146 vom Schaltkontakt eine! Relais 20 überbrückt ist. Die beiden Ladewiderstände
14a, 146 liegen in Reihe zur netzseitigen Wicklung 8<
des Stromrichter-Transformators 8. Hierdurch werder
ίο Verluste und Geräusche im Stromrichter-Transforma
tor während des Ladebetriebs vermindert.
Wenn sich der Schaltkontakt des Relais 20 in dei gezeichneten geöffneten Lage befindet, so ist all
resultierender Ladewiderstand die Summe der beidei
Ladewiderstände 14a und 146 wirksam. Die Summe dei
beiden Ladewiderstände ist so gewählt, daß dei resultierende Ladestrom für eine Erhaltungsladunj
bemessen ist. Wird der Schaltkontakt des Relais 2i
geschlossen, so ist der Ladewiderstand 146 überbrückt
Es ist nur noch der Ladewiderstand 14a wirksam, der füi
einen Ladestrom zur normalen Aufladung der beidei Teilakkumulatoren bemessen ist. Mit Hilfe der beidei
Lastwiderstände 14a und 146 läßt sich eine Ladung unc eine Erhaltungsladung der Akkumulatoren nach dei
Um beliebige Ladekennlinien realisieren zu können sind die Rückstromventile des Wechselrichters 56 al:
gesteuerte Ventile ausgebildet und in der Zeichnung al: Thyristoren /11 —fl4 dargestellt Die Thyristorei
ill —ί 14 werden von einer Steuereinrichtung 16 mi
Zündimpulsen angesteuert. Im Ladebetrieb arbeiten di< Thyristoren ill —f 14 wie eine gesteuerte Gleich
richterschaltung und werden in entsprechender Weis( mit Zündimpulsen angesteuert. Der Steuereinrichtung
16 werden die Spannung über den parallel geschaltetei
Teilakkumulatoren 7a, 76 von einem Spannungsmeßfüh ler 21 und der von einem Strommeßfühler 19 erfaßt«
Ladestrom als Eingangsgrößen zugeführt Aus dieser Meßwerten kann in bekannter Weise eine beliebige
Ladekennlinie realisiert werden. Beim Wechselrichter betrieb werden die Thyristoren fll — fl4 ständij
stromdurchlässig gesteuert. Die Umschaltung voi Ladebetrieb auf Wechselrichterbetrieb erfolgt über eii
Schütz 15, dessen Schaltkontakte nach dem gleichet
Prinzip beschaltet sind wie bereits zu F i g. 2 beschrie
ben.
Zur Steuerung des Schützes 15, der Steuereinrichtunf
16 für die Thyristoren ί 11 — f 14 und zur Steuerung de:
Relais 20 ist eine Betriebssteuereinrichtung 17 vorgese
hen.
Die Betriebssteuereinrichtung 17 steuert die Um schaltung vom Ladebetrieb auf den Wechselrichterbe
trieb und zurück auf den Ladebetrieb und bestimmt, öl
eine normale Ladung oder eine Erhaltungsladunj
erforderlich ist Hierzu wird das Schütz 15 und da:
Relais 20 entsprechend gesteuert und es werden in dei Steuereinrichtung 16 die erforderlichen Umschaltungei
vorgenommen. Die Steuereinrichtung 16 ist mit den Wechselspannungsnetz oder mit dem Steuersatz de;
Mit Hilfe der gesteuerten Rückstromventile Ml-(14 und der Steuereinrichtung 16 ist es im Prinzif
möglich, beliebige Ladeströme einzustellen, ohne dal
Ladewiderstände erforderlich sind. Da jedoch dei
normale Ladestrom üblicherweise um zwei Größenord nungen kleiner ist als der Entladestrom und der Stroii
zur Erhaltungsladung wiederum eine Größenordnung kleiner ist als der normale Ladestrom, erweisen sich die
Ladewiderstände 14a und ΐ4ό als zweckmäßig, damit im
Ladebetrieb nicht mit zu kleinen Zündwinkelri für die
Zündimpulse der Thyris'orcn ill — f 14 gefahren
werden muß.
In F i g. 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 η 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 η 3 und η 4 und deren zweiter Brückenzweig die weiteren Dioden η 5 und π 6
enthält. Die Einspeisung der Wechselspannung erfolgt an den Punkten 6 und c. Zwischen diesen Einspeisepunkten
bund cliegt 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 5^ im Wechselrichterbetrieb
entspricht.
Von der Steuereinrichtung 25 wird der Verstellwiderstand 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 Fig.4 dargestellte Ausführungsbeispiel kann
auch derart abgewandelt werden, daß anstelle der
Dioden π 5 und π 6 gesteuerte Ventile, insbesondere
Thyristoren, vorgesehen werden. Die Gleichrichterschaltung enthält dann die Rückstromdioden π 3, π 4 und
die anstelle der Dioden π 5, n% 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 Festwiderstand 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
ίο Zusatzwicklungen 28c und 28c/. Die Innenschaltung des
Wechselrichters 5a entspricht wiederum dem Beispiel in F i g. 2. Die Mittelpunkte a und 6der Brückenzweige mit
den Rückstromdioden η 1, η 2 bzw. η 3, η 4 liegen über
die Schaltkontakte 296 und 29c eines Relais 29 an Anzapfungen der stromrichterseitigen Wicklung 28i>
des Stromrichtertransformators 28, sowie über weitere Schaltkontakte 29a und 29d des Relais 29 und
Ladewiderstäiide 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 2Sb mit
den Zusatzwicklungen 28c und 28c/über die Ladewiderstände
27a und 276 an den Mittelpunkten a und b der Brückenzweige mit den Rückstromdioden. Die Rückstromdioden
π 1 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 b der Brückenzweige mit den
Rückstromdioden π 1, /J 2 bzw. π 3, π 4 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 eir, 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 n\—π 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 Fig.6 ist wiederum ein
Stromrichter-Transformator 28 mit stromrichterseitigen Zusatzwicklungen 28c und 2Sd vorgesehen. Bei der
Innenschaltung des Wechselrichters 5c liegen die Mittelpunkte a und b der Brückenzweige mit Rückstromdioden
nt — π4 an den Endanschlüssen der
stromrichterseitigen Wicklung 2Sb.
Es ist eine zusätzliche Gleichrichterschaltung mit den zusätzlichen Dioden nil, η 12 und η 13, η 14 vorgesehen.
Die Mittelpunkte d und e der Brückenzweige mit den zusätzlichen Dioden η U, π 12 bzw. η 13, η 14 liegen
an den äußeren Anschlüssen der Zusatzwicklungen 28c bzw. 28d Die zusätzlichen Dioden nil —π 14 bilden
eine Gleichrichterschaltung zur Aufladung des Akkumulators 7.
Als Ladewiderstand ist die Reihenschaltung von Teilwiderständen 40a, 40i>
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 40/) 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, 406, 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
ίο 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 Aiisführungsbeisnielen 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 boschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Insbesondere lassen sici. uuch dreiphasige Wechselrichter nach den erfindinrsgemäßen Prinzipien gestalten.
in den vorliegenden Ausführungsbeispielen der Erfindung wurden jeweils einfach aufgebaute, einphasige Wechselrichter und Ladewiderstände boschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Insbesondere lassen sici. uuch dreiphasige Wechselrichter nach den erfindinrsgemäßen 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 Brückenzweigen 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 Gleichrichter.'.chaltung die Rückstromventile (nt bis η 4;
f 11 bis ί 14) 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
(f4) des Wechselrichters (5) gesperrt ist und beim
Übergang zum Wechselrichterbetrieb freigegeben wird.
2. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Endanschlüsse der
Brückenzweige mit Rückstrornventilen (n 1 bis π 4; f 11 bis 114) an einem aus zwei Teilspeichern (7a, Tb
aufgebauten Energiespeicher angeschlossen sind, die von einer Umschalteinrichtung (12; 15) im Ladebetrieb parallel und im Wechseh ichterbetrieb 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 Rückütromventilen (n 1 bis η 4) über eine Umschalteinrichiung (29) im Ladebetrieb an die äußeren Anschlüsse von stromrichterseitigen Zusatzwicklungen (28c; X6d) und im Wechselrichterbetrieb an die Endanschlüsse oder an
Anzapfungen der stromrichterseitigen Wicklung (2%b) des Stromrichtertransformators (28) angeschlossen sind (F i g. 5).
4. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung wenigstens einen Brückenzweig mit Rückstromventilen (η 1 bis η 4) und wenigstens einen
zusätzlichen Brückenzweig mit gesteuerten oder ungesteuerten Ventilen (n 5, π 6; nil bis η 14)
aufweist, dessen Mittelpunkt (c; d, e) an den äußeren Anschluß wenigstens einer stromrichterseitigen
Zusatzwicklung (18c; 28c; 2&d) des Stromrichtertransformators (18; 28) angeschlossen ist (Fig.4,
F ig. 6).
5. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens
einer Verbindungsleitiing zwischen dem Brückenmittelpunkt eines Brückenzweiges 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 (28a^des Stromrichtertransformators (28) sin Lsdev.'idersiand (40a, 40t, 40c' in Reihe
Die Erfindung geht aus von einer Stromversorgungseinrichtung für Wechselstromverbraucher nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
ίο 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 Ladegleichrichter
vorgesehen, der eingangsseitig über einen Ladetrans
formator an ein Wechsel- oder Drehspannungsnetz angeschlossen ist Ladegleichrichter und Ladetransformator erfordern einen zusätzlichen Aufwand.
Die eingangs erwähnte bekannte Stromversorgungs-
einrichtung 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 betrie
ben. Um die Hauptstromventile des bekannten Strom
richters 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 ge
nannten Art so auszubilden, daß ein üblicher Wechsel
richter-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 Hauptstromventilen des
Wechselrichters aufgebaut, sondern enthält seine Rückstromventile. Die Hauptstromventile des Wechsel
richters werden im Ladebetrieb nicht angesteuert. Es
kann daher eine handelsübliche Wechselrichter-Steuereinrichtung verwendet werden, die sowohl im Ladebetrieb wie auch im Wechselrichterbetrieb die für den
Wechselrichterbetrieb erforderlichen Zündimpulse er
zeugt. 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
<>5 als der Entladestrom. Es können auch unterschiedliche
Stromstärken des Ladestromes für eine Starkladung, eine normale Ladung und eine Erhaltungsladung
eingestellt werden. Schließlich tet es auch möglich, den
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---|---|---|---|
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CH1226575A CH599702A5 (de) | 1974-09-27 | 1975-09-22 | |
IT2760875A IT1042835B (it) | 1974-09-27 | 1975-09-25 | Impianto di alimentazione elettrica esente da intebruzioni |
FR7529435A FR2286534A1 (fr) | 1974-09-27 | 1975-09-25 | Installation d'alimentation en courant exempte d'interruption |
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CA236,452A CA1029090A (en) | 1974-09-27 | 1975-09-26 | Interruption free inverter power supply |
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-
1976
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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