DE2634742A1 - STATIC CONTROL TRANSFORMER - Google Patents
STATIC CONTROL TRANSFORMERInfo
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Description
78/76 Me/Ca78/76 Me / Approx
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland)
Statischer RegeltransformatorStatic regulating transformer
Die Erfindung betrifft einen statischen Regeltransformator für die Erzeugung variabler Spannungen und/oder Ströme, ausgehend von der an die Primärwicklung angelegten konstanten Wechselspannungen.The invention relates to a static regulating transformer for the generation of variable voltages and / or currents, based on the constant applied to the primary winding Alternating voltages.
Die Patentschrift (Pat.Anm. P25 32 321 beschreibt ein statisches Potentiometer, bei welchem ein Paket von 8 Widerständen mit dual abgestuften Werten über je einen Triac an eine Wechselspannung gelegt wird (Fig. 1). Die Triacs werden von einem The patent (Pat.Anm. P25 32 321 describes a static potentiometer in which a package of 8 resistors with dual graded values is connected to an alternating voltage via a triac each (Fig. 1)
g
2 = 256 Stufen von einem Höchstwert (nur 1 Triac offen) G
2 = 256 steps from a maximum value (only 1 triac open)
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-^- 78/76- ^ - 78/76
auf einen Minimalwert (alle Triaes offen) sinkt. Durch externe Vorwahl der 8-stelligen Dualzahl am Ausgang des Zählers kann jeder beliebige Zwischenwert eingestellt werden. Unter Benutzung des variablen Widerstandes kann ein variabler Strom oder eine variable Spannung erzeugt werden. Allerdings muss hier der Nachteil in Kauf genommen werden, dass die Ausgangsleistung wegen der im variablen Widerstand erzeugten Wärme begrenzt ist.drops to a minimum value (all triaes open). By external Any intermediate value can be preset for the 8-digit binary number at the output of the counter. Under use of the variable resistor, a variable current or a variable voltage can be generated. However, must here the disadvantage must be accepted that the output power because of the heat generated in the variable resistor is limited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil der bereits vorgeschlagenen Schaltungsanordnung zu beseitigen und eine Einrichtung zu schaffen, die eine im wesentlichen verlustfreie Erzeugung einer variablen Spannung ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einem eingangs erwähnten Regeltransformator die Sekundärwicklung in eine Anzahl (n) in Reihe geschalteter Teilwicklungen aufgeteilt ist und jeweils zwischen zwei Teilwicklungen erste elektronische Schalter angeordnet sind, dass ein Dualzähler vorgesehen ist, dem von einem Impulsgeber Zählimpulse bestimmter Frequenz zugeführt werden und der an η parallelen Ausgängen dem jeweiligen Zählstand entsprechende binäre Codekombinationen erzeugt, dass die Teilwicklungen dual abgestufte Nennspannungen haben, dass jeder Ausgang des Dualzählers jeweils mit der Steuerelektrode eines ersten elektronischen Schalters verbunden ist, welcher aufThe invention is based on the object of eliminating this disadvantage of the circuit arrangement already proposed and to provide a device which enables a substantially lossless generation of a variable voltage. this is achieved in that with a regulating transformer mentioned at the beginning the secondary winding is divided into a number (n) of series-connected partial windings and each between two partial windings are arranged first electronic switch that a dual counter is provided by a pulse generator Counting pulses of a certain frequency are fed to the respective count at η parallel outputs corresponding binary code combinations generated that the partial windings have dual graded nominal voltages that each Output of the dual counter is connected to the control electrode of a first electronic switch, which is on
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die Teilwicklung mit der dem besagten Dualzähler-Ausgang entsprechenden dual abgestuften Nennspannung unmittelbar folgt, und dass miteinander in Reihe geschaltete zweite elektronische Schalter jeweils die Serieschaltung einer Teilwicklung und des nachfolgenden ersten elektronischen Schalters überbrücken und durch die Ausgänge des Dualzählers so gesteuert werden, dass bei Oeffnung eines beliebigen ersten elektronischen Schalters der entsprechende zweite elektronische Schalter geschlossen wird, während bei geschlossenem Zustand der ersten elektronischen Schalter die zugehörigen zweiten elektronischen Schalter immer geöffnet sind.the partial winding with the one corresponding to the said dual counter output dual graded nominal voltage immediately follows, and that second electronic connected in series with one another Switch each bridge the series connection of a partial winding and the subsequent first electronic switch and can be controlled by the outputs of the dual counter so that when any first electronic switch is opened the corresponding second electronic switch is closed, while when the first electronic switch is closed Switch the associated second electronic switch are always open.
Somit werden die einzelnen Widerstände der bereits vorgeschlagenen Anordnung erfindungsgemäss durch Teilspulen der Sekundärwicklung eines Transformators so ersetzt, dass jetzt die Erzeugung einer variablen Spannung bis auf die internen Trafoverluste verlustfrei erfolgen kann. Diese Anordnung ist also für grössere Leistungen geeignet.Thus, according to the invention, the individual resistors of the arrangement already proposed are replaced by partial coils of the secondary winding of a transformer in such a way that a variable voltage can now be generated without loss, except for the internal transformer losses. This arrangement is therefore suitable for greater powers.
Das Prinzipschaltbild des erfindungsgemässen Regeltransformators zeigt Fig. 2. Der Transformator 1 besitzt z.B. 8 Sekundärwicklungen mit dual abgestuften Nennspannungen, z.B. W1 = IV, W2 = 2V, W, = 4V» W11 = 8V, W5 = 16V usw. Ein Zähler 2, dem von einem nicht dargestellten Impulsgeber Impulse einerThe basic circuit diagram of the regulating transformer according to the invention is shown in FIG. 2. The transformer 1 has, for example, 8 secondary windings with dual graded nominal voltages, for example W 1 = IV, W 2 = 2V, W, = 4V >> W 11 = 8V, W 5 = 16V, etc. On Counter 2, the pulses from a pulse generator, not shown
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-«JT- 78/76- «JT- 78/76
bestimmten Frequenz zugeführt werden, steuert erste elektronische Schalter A. bis Ag und zweite elektronische Schalter B1 bis Β« in der Weise, dass an den Klemmen a und b eine Spannung erscheint, die in 256 Stufen von IV bis 256 V variieren kann. Dabei treten an parallelen Ausgängen des Zählers 2 dem Zählstand entsprechende Codekombinationen auf, und die Ausgänge 1 bis 8 sind mit den Steuereingängen der ersten Schalter A , welche den zu den Zählerausgängen homologen Teilwicklungen W nachgeschaltet sind, sowie auch mit den negierten Steuereingängen der zugehörigen zweiten Schalter B verbunden. Wie ersichtlich, sind die Teilwicklungen W mit jeweils zwischen zwei Wicklungen liegenden ersten elektronischen Schaltern A in Reihe geschaltet, während die zweiten elektronischen Schalter B die zugehörige Reihenschaltung aus W und A jeweils überbrücken. Ueberdies sind die zweiten Schalter B sämtlich miteinander in Reihe geschaltet. Die ersten und zweiten elektronischen Schalter sind vorzugsweise als Triacs ausgeführt.A certain frequency are supplied, controls the first electronic switch A. to Ag and the second electronic switch B 1 to Β «in such a way that a voltage appears at the terminals a and b, which can vary in 256 steps from IV to 256 V. Code combinations corresponding to the count appear at parallel outputs of counter 2, and outputs 1 to 8 are connected to the control inputs of the first switch A, which are connected downstream of the partial windings W that are homologous to the counter outputs, and also to the negated control inputs of the associated second switch B connected. As can be seen, the partial windings W are connected in series with first electronic switches A located between two windings, while the second electronic switches B each bridge the associated series connection of W and A. In addition, the second switches B are all connected in series with one another. The first and second electronic switches are preferably designed as triacs.
Beim Anliegen von binären Nullen an sämtlichen Steuerelektroden der Schalter A und B sind die ersten Schalter A alle geschlossen, die zweiten Schalter B , bei denen das Nullsignal am Steuereingang invertiert wird, sind sämtlich geöffnet. Beim Anlegen einer binären wln an ein Schalterpaar A , B wird der Schaltzustand der beiden Schalter umgekehrt.When binary zeros are present on all control electrodes of switches A and B, the first switches A are all closed, the second switches B, in which the zero signal is inverted at the control input, are all open. When a binary w l n is applied to a pair of switches A, B , the switching state of the two switches is reversed.
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-ST- 78/76 -ST- 78/76
Die Wirkungsweise sei nun für einige Codekombinationen am Zählerausgang erläutert:The mode of action is now on for some code combinations Counter output explained:
a) Zählerausgang 1000 0000 = 1a) Counter output 1000 0000 = 1
Das Schalterpaar A,, B. kehrt seinen Schaltzustand um, d.h. A1 öffnet, und B. schliesst. Für alle anderen Schalterpaare bleiben die Α-Schalter geschlossen, die B-Schalter geöffnet, Die Wicklungen W_ bis Wg sind dabei aus dem Kreis a - b herausgenommen, ohne kurzgeschlossen zu werden. Gesamtspannung Vb = 1V = WlThe switch pair A, B. reverses its switching state, ie A 1 opens and B. closes. For all other switch pairs, the Α switches remain closed, the B switches open. The windings W_ to Wg are removed from the circuit a - b without being short-circuited. Total voltage Vb = 1V = W l
b) Zählerausgang 0100 0000 = 2b) Counter output 0100 0000 = 2
Das Schalterpaar Ap, B2 kehrt seinen Schaltzustand um, alle anderen Paare bleiben.The switch pair Ap, B 2 reverses its switching state, all other pairs remain.
U . = 2V = 2WO
a-b 2U. = 2V = 2W O
starting at 2
c) Zählerausgang 1100 0000 = 3c) counter output 1100 0000 = 3
Die Schalterpaare A1, B. und A_, B_ kehren den Schaltzustand um, alle anderen Paare bleiben. Vb = 3V = W1 + W2 The switch pairs A 1 , B. and A_, B_ reverse the switching state, all other pairs remain. Vb = 3V = W 1 + W 2
d) Zählerausgang 0010 0000 = 4d) Counter output 0010 0000 = 4
Das Schalterpaar 3 kehrt den Schaltzustand um, alle anderen Paare bleiben.The switch pair 3 reverses the switching state, all others Couples stay.
U . = 4V s W, a-b 3U. = 4V s W, from 3
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-JeT--Jet-
χ) Zählerausgang 1111 1111 = 256 χ) Counter output 1111 1111 = 256
Alle Schalterpaare kehren den Schaltzustand um Vb = 256 V = W1 All switch pairs reverse the switching state Vb = 256 V = W 1
Jeder beliebige Dualwert kann am Zählerausgang auch von aussen vorgegeben werden. Auf diese Weise kann eine bestimmte Spannung ü . vorgewählt werden. Ferner ist es zweckmässig5 die Umschaltung der Schalterpaare mit dem Nulldurchgang I . zu synchronisieren (andernfalls entstehen an den Klemmen a-b unangenehme Konunutierungsüberspannungen).Any binary value can also be specified externally at the counter output. In this way, a certain voltage can ü. can be selected. Further, it is suitably 5 to switch the switch couples with the zero crossing of I. to synchronize (otherwise unpleasant communication overvoltages will occur at the terminals).
Der Spannungsabfall an den Schaltern (die, wie gesagt, vorzugsweise Triacs sind) kann mit einer Zusatzwicklung 3 auskompensiert werden. Da unabhängig vom Schaltzustand der Sekundärwicklungen, immer 8 Schalter in Serie liegen, ist eine Kompensationsspannung von der 8-fachen Grosse der Schalter-Verlustspannung in jedem Zeitpunkt richtig. Die Kompensationswicklung 3 wird entsprechend ausgelegt.The voltage drop across the switches (which, as mentioned, are preferably triacs) can be compensated for with an additional winding 3. Since 8 switches are always connected in series regardless of the switching state of the secondary windings, a compensation voltage of 8 times the switch loss voltage is correct at any point in time. The compensation winding 3 is designed accordingly.
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