DE2635089A1

DE2635089A1 - Schaltungsanordnung zur strombegrenzung fuer gleichstromumrichter

Info

Publication number: DE2635089A1
Application number: DE19762635089
Authority: DE
Inventors: Klaus Link; Harald Probst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-04
Filing date: 1976-08-04
Publication date: 1978-02-09
Also published as: DE2635089B2; DE2635089C3

Description

Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung für Gleichstrom-
umrichter.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Gleichstromumrichter mit einem Ladekondensator und einer Einrichtung zur Spannungsregelung und einer Schaltung zur Strombegrenzung. Der Ladekondensator hat die Aufgabe, aus einer pulsierenden Gleichspannung eine glatte Gleichspannung zu erzeugen.
Bei Stromversorgungseinrichtungen ist es bekannt, neben den Einrichtungen zur Spannungsregelung eine Schaltung zur Strombegrenzung vorzusehen. Diese Schaltungen sollen eine Überlastung des Gleichstromumrichters bei zu hoher Stromentnahme durch den Verbraucher verhindern. Dazu ist es bisher üblich, im primären oder sekundären Stromkreis einen Strommeßwiderstand vorzusehen und den Spannungsabfall am Meßwiderstand ,Uber,einX Auswerieachaltung zur Strombegrenzung zu verwenden.
Nachteilig bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist in erster Linie ein verhältnismäßig hoher Spannungsabfall. Wenn man die Auswertung mit einem Operationsverstärker vornimmt, kann dieser Nachteil vermieden werden. Vor allem bei der sekundären Strombegrenzung ist dann aber eine vom Ausgangskreis unabhängige Hilfsspannung nötig, die über einen Hilfsumrlchter direkt aus der Eingangsspannung gewonnen werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Strombegrenzung für Gleichstromumrichter zu schaffen, die diese Nachteile, das heißt eine zusätzliche Hilfsspannung und einen eigenen Strommeßwiderstand, vermeidet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Stromwandler vorgesehen ist, dessen Primärwicklung in Reihe zum Ladekondensator angeordnet ist, und daß an der Sekundärwicklung des Stromwandlers parallel zum Bürdenwiderstand eine Diode mit einem Speicherkondensator angeschaltet ist, an dem eine dem Ausgangsstrom proportionale Gleichspannung entsteht, wobei die Diode mit einer solchen Polung zur Sekundärwicklung des Stromwandlers angeordnet ist, daß nur der Entladestrom des Ladekondensators erfaßt wird und durch Spitzenwertgleichrichtung an dem Speicherkondensator eine dem Entladestrom des Ladekondensators proportionale Spannung zur Verfügung steht.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung benötigt keine Hilfsspannung. Außerdem tritt praktisch kein Spannungsabfall durch den Stromwandler auf. Der Strombegrenzungseinsatz bleibt darüber hinaus bei dieser Lösung außerdem unabhängig von Eingangsspannungsänderungen im Gegensatz zu,Lösungen, bei denen der primäre Strom mit einem Meßwiderstand erfaßt wird. Als weiterer wesentlicher Vorteil kommt noch dazu, daß der Spitzbnwert des Entladestromes proportional dem Laststrom ist und durch die nachfolgende Spitzengleichrichtung über die Diode und den Kondensator nun eine dem Ausgangsstrom proportionale Spannung zur Verfügung steht, deren Höhe durch das Übersetzungsverhältnis des Stromwandlers wählbar ist.
Diese Gleichspannung kann dazu verwendet werden, in die Regel schaltung des Umrichters in bekannter Weise zur Strombegrenzung einzugreifen.
Es ist aber auch denkbar, daß sich an den Kondensator in bekannter Weise eine Auswerteschaltung anschließt, die in der einfachsten Form aus einer Z-Diode mit nachgeschaltetem Transistor besteht.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in Abhängigkeit der jeweils vorgesehenen Steuerschaltung im Anschluß an den Kondensator eine Anpassungsschaltung, zum Beispiel ein Impedanzwandler bzw. eine Verstärkerschaltung, vorgesehen.
Auf diese Weise wird es nämlich möglich, mit einem Impedanzwandler eine günstige Ausgangskennlinie (U-I-Kennlinie) zu erzielen.
Bei Verbrauchern mit kapazitivem Lastanteil ist der Entladestrom des Kondensators nicht proportional dem Laststrom.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist daher zwischen Ladekondensator und Verbraucher ein Siebglied, insbesondere ein LC-Siebglied, eingeschaltet. Durch dieses Siebglied wird der Ladekondensator vom Lastkreis entkoppelt, der Kondensatorentladestrom durch die Drossel aufgezwungen und damit wieder die Proportionalität gegeben. Außerdem wird die Siebwirkung der gesamten Anordnung verbessert.
Die Erfindung wird anhand der Figur erläutert. Mit UE ist die Eingangsspannung bezeichnet. Von der Eingangsseite her gesehen folgt dann nach der Stromquelle ein Eingangssieb S für NF und HF und ein Leistungsübertrager Ü. Mit den Punkten ist Jeweils der Anfang der Wicklung bezeichnet. In Reihe mit der Primärwicklung des Ubertragers liegt ein Halbleiterschalter TR1. Auf die Sekundärwicklung mit nachgeschalteter Diode D1 folgt ein Ladekondensator K1. An die Diode D1 schließt sich ein Siebglied bestehend aus der induktivität L und der Kapazität C an, auf das die Last V folgt. Mit UA ist die Ausgangsspannung und mit IA der Ausgangsstrom bezeichnet.
In Reihe zum Ladekondensator K1 ist die Primärwicklung I eines Stromwandlers angeordnet, so daß der Entladestrom dieses Kondensators erfaßt wird. An die Sekundärwicklung II des Stromwandlers W ist parallel zum Bürdenwiderstand B eine Diode D2 mit Speicherkondensator K2 angeschaltet. Parallel zu diesem Kondensator K2 ist ferner ein Entladewiderstand R1 vorgesehen.
Zwischen den strlchpunktierten senkrechten Linien folgt ein Impedanzwandler E, bestehend aus einem Widerstand R2 und einem Transistor TR2. Daran schließt sich eine Auswerteschaltung F, bestehend aus einer Zenerdiode Z, einem Widerstand R3 und einem Transistor TR3 an. Eine Steuerschaltung St beinhaltet in bekannter Weise die Takterzeugung, Soll-Ist-Wert-Differenzbildung, eine Pulsbreitenmodulation und eine Treiberschaltung für den Leistungsschalter TR1. Der Anschluß des Transistors TR3 an die Steuer- und Regelschaltung ist mit N bezeichnet und symbolisiert, daß an dieser Stelle die Strombegrenzung eingreift. Über den Anschluß T wird der Transistor TRI mit einem pulsbreitenmodulierten Ansteuersignal versorgt.
Der Stromwandler W liefert an der Wicklung II bzw. am Bürdenwiderstand B eine proportionale Spannung. Durch die Diode D2 wird dem Speicherkondensator K2 nur die dem Entladestrom proportionale Spannung (UC-IA) zugeführt. Der Widrstand R1 ist sehr hochohmig. Die Spannung am Kondensator K2 wird sich deshalb auf den Spitzenwert einstellen. Am Widerstand R2 des Impedanzwandlers bildet sich ein genaues Abbild der Spannung am Kondensator K2 aus. An diesen Widerstand R2, der verhältnismäßig niederohmig ist, schließt sich in einer Auswerteschaltung F eine Zenerdiode Z mit einem Transistor TR3 an. Wenn die Schwelle der Zenerdiode von der Spannung am Speicherkondensator K2 oder am Widerstand R2 des Impedanzwandlers E überschritten wird, dann wird der Transistor TR3 durchgesteuert. Das Leitendwerden dieses Transistors wird in der Steuerschaltung über den Anschluß N zur Pulsbreitenmodulation ausgenützt. Der Widerstand R3 in der Auswerteschaltung vermeidet lediglich den schlechten Anfangsbereich der Zenerdiode Z.
3 Patentansprüche 1 Figur L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung für Gleichstromumrichter mit einem Ladekondensator und einer Einrichtung zur Spannungsregelung mittels Pulsbreitenmodulation und einer Schaltung zur Strombegrenzung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Stromwandler (W) vorgesehen ist, dessen Primärwicklung (I) in Reihe zum Ladekvndensator (K) angeordnet ist, und daß an der Sekundärwicklung (II) des Stromwandlers parallel zum Bürdenwiderstand (B) eine Diode (D2) mit einem Speicherkondensator (K2) angeschaltet ist, an dem eine dem Ausgangsstrom (IA) proportionale Gleichspannung entsteht, wobei die Diode (D2) und Sekundärwicklung (II) des Stromwandlers so angeordnet sind, daß nur der Entladestrom des Ladekondensators (K1) erfaßt wird, wobei mit der Diode (D2) am Speicherkondensator (K2) eine Spitzenspannungsgleichrichtung erfolgt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in Abhängigkeit der jeweils vorgesehenen Steuerschaltung (St) im Anschluß an den Speicherkondensator (K2) eine Anpassungsschaltung, z. B. ein Impedanzwandler (E) bzw. eine Verstärkerschaltung, vorgesehen ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Ladekondensator (K1) und dem Verbraucher (V) ein Siebglied (L, C) vorgesehen ist.