DE2629412A1 - Loading equaliser for parallel converters - derives control signals by comparing sawtooth voltage with voltage proportional to load currents - Google Patents
Loading equaliser for parallel converters - derives control signals by comparing sawtooth voltage with voltage proportional to load currentsInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung zur gleichmäßigen Stromaufteilung beiCircuit arrangement for even current distribution
ausgangsseitig parallelgeschalteten Stromversorgungsgeräten Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur gleichmäßigen Stromaufteilung bei ausgangsseitig parallelgeschalteten Stromversorgungsgeräten, denen unter Verwendung einer im Laststromkreis jedes Stromversorgungsgerätes vorgesehenen Stromerfassungseinrichtung eine dem Laststrom proportionale Meßspannung zur Steuerung eines Stellgliedes im Stromversorgungsgerät entnommen wird.Power supply devices connected in parallel on the output side The invention relates to a circuit arrangement for evenly dividing current Power supply devices connected in parallel on the output side, which are using a current detection device provided in the load circuit of each power supply device a measuring voltage proportional to the load current for controlling an actuator in the Power supply device is removed.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits bekannt (Regelungstechnik 1960, Seite 374). Bei dieser Schaltung zur Regelung der Stromaufteilung ist jedes der ausgangsseitig parallelgeschalteten Stromversorgungsgeräte mit einer eigenen seleständigen Spannungsregelschaltung ausgerüstet. Den Lastströmen proportionale Maßspannungen der Stromversorgungsgeräte werden in je einer Transluktorschaltung gewonnen und im Steuerkreis einer Transistorstufe mit entgegengesetzter Polung in Reihe geschaltet. Der Meßspannungsvergleich führt über die Transistorstufe zum Eingriff in den Spannungsregelkreis eines der beiden Stromversorgungsgeräte.Such a circuit arrangement is already known (control engineering 1960, page 374). In this circuit for regulating the current distribution, each the power supply devices connected in parallel on the output side with their own Independent voltage control circuit equipped. Proportional to the load currents Dimensional voltages of the power supply devices are each in a translucent circuit won and in the control circuit of a transistor stage with opposite polarity in Connected in series. The measurement voltage comparison leads to intervention via the transistor stage into the voltage control loop of one of the two power supply units.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei parallelgeschalteten Umrichtern unter weitgehender Ausnutzung der bereits vorhandenen Regelschaltungsteile für die Spannungsegelung, die Stromaufteilung durch Beeinflussung aller ausgangsseitig parallelgeschalteten Leitungsteile zu verbessern.The invention is based on the object with parallel-connected Converters making extensive use of the existing control circuit parts for voltage regulation, current distribution by influencing all on the output side to improve line parts connected in parallel.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß allen Umrichtern eine gemeinsame Spannungsregelschaltung zugeordnet ist, von deren verstärkter Regelabweichung durch Vergleich mit der Spannung wenigsten3 eines Sägezahngenerators und der stromabhängigen Meßspannung jedes Umrichters in je einem Komparator getrennte Steuerspannungen für das Stellglied jedes Umrihters abgeleitet sind.This object is achieved according to the invention in that all converters a common voltage regulating circuit is assigned to its increased control deviation by comparison with the voltage of at least 3 of a sawtooth generator and the current-dependent one Measuring voltage of each converter in one comparator each, separate control voltages for the actuator of each belt are derived.
In dieser Schaltung beeinflußt jede stromabhängige Meßspannung unabhäg von anderen Meßspannungen über den zugehörigen TEomparator das Stellglied des eigenen Umrichters durch Änderung des Tastgrades der Steuerspannung. Dazu wird die Meßspannung in Reihe zur sägezahnförmigen Spannung und der Ausgangs spannung des Spannungsregters geschaltet.In this circuit, each current-dependent measuring voltage influences independently of other measuring voltages via the associated TEomparator the actuator of its own Converter by changing the duty cycle of the control voltage. For this purpose, the measuring voltage in series with the sawtooth voltage and the output voltage of the voltage regulator switched.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann jedem Umrichter ein eigener, von einem gemeinsamen Taktgenerator mit beliebiger Phasenverschiebung synchron geführter Sägezahngenerator zugeordnet sein.According to an advantageous development of the invention, each converter its own from a common clock generator with any phase shift be assigned synchronously guided sawtooth generator.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to FIGS.
In Fig. 1 ist das Schaltungsprinzip einer Stromaufteilung für zwei ausgangsseitig parallelgeschaltete Umrichter dargestellt.In Fig. 1 the circuit principle is a current sharing for two Inverters connected in parallel on the output side are shown.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine mit einer Steuerschaltung für zwei Umrichter kombinierte Stromaufteilungsschaltung.Fig. 2 shows an embodiment of one with a control circuit for two inverters combined current sharing circuit.
In Fig. 3 ist ein Impulsdiagramm für die Steuerspannungen der Stellglieder der Umrichter dargestellt.In Fig. 3 is a timing diagram for the control voltages of the actuators the inverter shown.
Die beiden ausgangsseitig parallelgeschalteten, einen gemeinsamen Verbraucher versorgenden Umrichter (Fig. 1}7mit den Stellgliedern T1 und T2 bestückt. Zur Regelung der Ausgangsspannung ist eine, beiden Umrichtern gemeinsame Spannungsregelschaltung UR vorgesehen, die in Verbindung mit einem Sägezahngenerator SG und je einem für jeden Umrichter vorgesehenen Komparator Kl, K2 und Impulsverstärker IV1, IV2 die Impulsbreitenmodulation der Steuerspannung für die Stellglieder T1 und T2 beeinflußt. Die Spannung des Sägezahngenerators SG wird den beiden Komparatoren Kl, K2 zugeführt und dort mit der Ausgangs spannung des Spannungsrezers UR verglichen. Durch Vergleich der Sägezahnspannung mit der Spannung des Spannungsreglers, werden mit Hilfe der Komparatoren Impulse mit verändertem Tastverhältnis gebildet und über die Impulsverstärker lvi, IV2 an das jeweilige Stellglied T1 und T2 geführt. Zur gleichmäßigen Aufteilung des Laststromes auf die beiden Umrichter wird eine dem Strom im Stellglied proportionale Meßspannung erzeugt, deren Auswertung mit Hilfe der bereits vorhandenen Regelschaltung erfolgt. Die Meßspannung wird an je einem jeweils im Stromkreis des Stellgliedes Ti und T2 liegenden Meßwiderstand RI und R2 gewonnen und nach Siebung in einer Siebschaltung S1, S2 an die zugehörigen KomparatorenK1 und K2 geführt. Am Eingang der beiden Komparatoren wird die Meßspannung der Summe von Sägezahnspannungen und Ausgangsspannung des Spannungsreglers überlagert, und dadurch der Tastgrad desjenigen Stellgliedes, das don höheren Strom,im Vergleich zum Tastgrad des anderen Stellgliedes führt, reduziert.The two connected in parallel on the output side, one common Converter supplying consumers (Fig. 1} 7 equipped with actuators T1 and T2. A voltage regulating circuit common to both converters is used to regulate the output voltage UR provided in conjunction with a sawtooth generator SG and one for each each converter provided comparator Kl, K2 and pulse amplifier IV1, IV2 the Impacted pulse width modulation of the control voltage for the actuators T1 and T2. The voltage of the sawtooth generator SG is fed to the two comparators Kl, K2 and compared there with the output voltage of the voltage receiver UR. By comparison the sawtooth voltage with the voltage of the voltage regulator, with the help of the Comparators formed pulses with a changed duty cycle and via the pulse amplifier lvi, IV2 led to the respective actuator T1 and T2. For even distribution of the load current on the two converters is proportional to the current in the actuator Measurement voltage generated, whose evaluation with the help of the already existing control circuit he follows. The measuring voltage is applied to one each in the circuit of the actuator Ti and T2 lying measuring resistors RI and R2 obtained and after sieving in a sieve circuit S1, S2 to the associated comparators K1 and K2. At the input of the two comparators becomes the measuring voltage of the sum of the sawtooth voltages and the output voltage of the voltage regulator superimposed, and thereby the duty cycle of that actuator, the higher current, im Compared to the duty cycle of the other actuator leads, reduced.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 stimmt in wesentlichen Teilen mit dem Schaltungsprinzip nach Fig. 1 überein. Die Schaltung geht wieder von der ausgangsseitigen Parallelschaltung zweier Umrichter aus, deren Ausganpannung über eine gemeinsame Spannungsregelschaltung UR1, je einen Komparator K3 und K4 sowie je einen Impulsverstärker IV3 und IV4 durch Beeinflussung des Tastverhältnisses der Stellglieder T3, T4 konstant gehalten wird. Jedem der beiden Komparatoren ist ein eigener Sägezahngenerator zugeordnet, die von einem gemeinsamen Taktgeber FG synchron, jedoch gegeneinander mit Hilfe eines Inverters G1 um 1800 phasenverschoben, gesteuert werden. Die Sägezahngeneratoren sind gleich ausgebildet und bestehen aus je einem Ladekondensator C1 bzw. C2, der über einen Widerstand R5 bzw. R6 aus der Eingangsspannung UE der Umrichter aufgeladen wird. Die Entladung des Kondensators C1 bzw. C2 erfolgt über die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors Ts1 bzw. Ts2, der vom Taktgeber 'G periodisch gesteuert wird. Da die Kondensatoren Cl und C2 mit der Eingangspannung UE aufgeladen werden, ist die Steilheit der Anstiegsflanke der Sägezahnspannung von der Höhe der Eingangsgleichspannung abhängig. Ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand wirkt sich diese Abhängigkeit als Störgrößenaufschaltung für die Umrichter aus.The embodiment of FIG. 2 is correct in essential parts with the circuit principle of FIG. The circuit goes from that again parallel connection of two inverters on the output side, their output voltage above a common voltage regulating circuit UR1, one comparator each K3 and K4 and One pulse amplifier each IV3 and IV4 by influencing the duty cycle the Actuators T3, T4 is kept constant. Each of the two comparators is one own sawtooth generator assigned, which is synchronized by a common clock generator FG, however, phase shifted by 1800 with the aid of an inverter G1, controlled will. The sawtooth generators are designed the same and each consist of one Charging capacitor C1 or C2, which is derived from the input voltage via a resistor R5 or R6 UE the converter is being charged. The capacitor C1 or C2 is discharged Via the collector-emitter path of a transistor Ts1 or Ts2, which is from the clock 'G is controlled periodically. Since the capacitors Cl and C2 with the input voltage UE are charged, is the steepness of the rising edge of the sawtooth voltage depends on the level of the input DC voltage. Without additional circuitry this dependency acts as a feedforward for the converter.
Die laststromabhängige Meßspannung im Stromkreis der Stellglieder T3 und T4 wird mittels je eines Stromwandlers SWl und SW2 gewonnen und nach Gleichrichtung mittels einer Zenerdiode ZD1 bzw. ZD2 und Siebung mittels der Kondensatoren C3 bzw. C4 an je einen Widerstand R3 und R4 geführt. Der Spannungsabfall am Widerstand R3 bzw.The load current-dependent measuring voltage in the circuit of the actuators T3 and T4 are obtained by means of a current transformer SW1 and SW2 each and after rectification by means of a Zener diode ZD1 or ZD2 and filtering by means of the capacitors C3 or C4 is led to a resistor R3 and R4. The voltage drop across resistor R3 respectively.
R4, der dem Mittelwert des Stromes im jeweiligen Stellglied T3 bzw.R4, which corresponds to the mean value of the current in the respective actuator T3 or
T4 proportional ist, liegt in Reihe mit der Spannung am Kondensator Cl bzw. C2 des Sägezahngenerators. Die Reihenschaltung der stromabhängigen Spannung UR3 (UR4) am Widerstand R3 (R4) und der Sägezahnspannung Uc1(Uc2) am Kondensator Cl (C2) wird in je einem Komparator K3 bzw. K4 mit der Ausgangsspannung des Spannungsreglers UR1 verglichen. Der Komparator ist so geschaltet, daß er Spannung abgibt, sobald die Ausgangsspannung des Spannungsreglers die Sägezahn spannung überschreitet und umgekehrt. Die Ausgangsspannung der Komparatoren wird mit der invertierten Ursprungsfrequenz des Taktgebers FG über ein UND-Gatter G2 (G3) verknüpft womit sich je ein Impuls ergibt, der über die Impulsverstärkerstufe IV3 (IV4) dem Stellglied T3 (T4) zugeführt wird. Die stromabhängigen Spannungsabfälle an den Widerständen R3 bzw. R4 steuern somit den Tastgrad der Steuerspannung für die Stellglieder im Sinne einer gleichmäßigen Stromaufteilung.T4 is proportional, is in series with the voltage on the capacitor Cl or C2 of the sawtooth generator. The series connection of the current-dependent voltage UR3 (UR4) at the resistor R3 (R4) and the sawtooth voltage Uc1 (Uc2) at the capacitor Cl (C2) is in a comparator K3 or K4 with the output voltage of the voltage regulator UR1 compared. The comparator is connected in such a way that it emits voltage as soon as the output voltage of the voltage regulator exceeds the sawtooth voltage and vice versa. The output voltage of the comparators is inverted with the original frequency of the clock FG via an AND gate G2 (G3) linked with which a pulse results, which is fed to the actuator T3 (T4) via the pulse amplifier stage IV3 (IV4) will. Control the current-dependent voltage drops across resistors R3 and R4 thus the duty cycle of the control voltage for the actuators in the sense of a uniform Power sharing.
Über zwei Dioden D1 und D2, die jeweils den sekundärseitigen Ausgang der Stromwandler SWl und SW2 mit der Spannungsregelschaltung UR1 verbinden, kann über die Spannungsregelschaltung eine Strombegrenzung in den Umrichtern bewirkt werden, sobald eines der Stellglieder überlastet wird.Via two diodes D1 and D2, each of which is the output on the secondary side the current transformer SW1 and SW2 can connect to the voltage regulating circuit UR1 causes a current limitation in the converters via the voltage control circuit as soon as one of the actuators is overloaded.
Im Impulsdiagramm der Fig. 3 sind der Reihe nach folgende Impulsfolgen dargestellt. Mit A ist die Impulsfolge des Taktgebers FG bezeichnet, die an das UND-Gatter G3 geführt ist und außerdem den Transistor Ts? schaltet.In the timing diagram of FIG. 3, the following pulse trains are in sequence shown. The pulse sequence of the clock FG is designated with A, which is sent to the AND gate G3 is performed and also the transistor Ts? switches.
Im Inverter G1 ist die Impulsfolge A in eine um 180° phasenverschobene Impulsfolge Ä umgesetzt die an das UND-Gatter G? geführt ist und außerdem den Transistor Ts2 schaltet.In the inverter G1, the pulse train A is phase-shifted by 180 ° Pulse sequence Ä implemented to the AND gate G? and also the transistor Ts2 switches.
In der Mitte des Impulsdiagramms ist die Uberlagerung der am Sägezahngenerator mit dem Transistor Ts1 abgenommenen Sägezahnspannung B mit der Ausgangsannung C der Spannungsregelschaltung UR1 und der dem Laststrom proportionalen Spannung UR3 am Widerstand R3 dargestellt. Die am Ausgang des Komparators K3 aus dieser Überlagerung gewonnene Impulsfolge D führt nach logischer Verknüpfung mit der Impulsfolge Ä im UND-Gatter G2 zur Steuerimpulsfolge E, die nach Verstärkung im Impulsverstärker IV3 dem Stellglied T3 zugeführt wird und damit dessen Tastgrad bestimmi.In the middle of the pulse diagram is the superposition of the sawtooth generator sawtooth voltage B obtained with transistor Ts1 and output voltage C. the voltage regulating circuit UR1 and the voltage UR3 proportional to the load current shown on resistor R3. The at the output of the comparator K3 from this superposition obtained pulse train D leads after logical combination with the pulse train Ä im AND gate G2 for the control pulse sequence E, which after amplification in the pulse amplifier IV3 is fed to the actuator T3 and thus determine its duty cycle.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2629412C2 (en) | 1982-05-27 |
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