DE2644553A1 - Verfahren zur regulierung der in einem wechselstromnetz an einen verbraucher abgegebenen elektrischen leistung und leistungsschalteinrichtung zur ausfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur regulierung der in einem wechselstromnetz an einen verbraucher abgegebenen elektrischen leistung und leistungsschalteinrichtung zur ausfuehrung des verfahrens

Info

Publication number
DE2644553A1
DE2644553A1 DE19762644553 DE2644553A DE2644553A1 DE 2644553 A1 DE2644553 A1 DE 2644553A1 DE 19762644553 DE19762644553 DE 19762644553 DE 2644553 A DE2644553 A DE 2644553A DE 2644553 A1 DE2644553 A1 DE 2644553A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transistors
consumer
switching device
power switching
arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19762644553
Other languages
English (en)
Other versions
DE2644553C3 (de
DE2644553B2 (de
Inventor
Hans-Dieter Gruedelbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EVERS PAUL HAHN
Original Assignee
EVERS PAUL HAHN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EVERS PAUL HAHN filed Critical EVERS PAUL HAHN
Publication of DE2644553A1 publication Critical patent/DE2644553A1/de
Publication of DE2644553B2 publication Critical patent/DE2644553B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2644553C3 publication Critical patent/DE2644553C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/40—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/44—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
    • G05F1/445—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being transistors in series with the load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/293—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/293—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/2932—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage, current or power
    • H02M5/2935—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage, current or power using reverse phase control, i.e. turn-on of switches in series with load at zero crossing of input voltage, turn-off before next zero crossing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

EB/br 28.9.76
PATENTANWÄLTE « n , / c C Π,
7 STUTTGART 1 L b 4 4 0 0
PISCHEKSTR. 19, TEL. 242761 -2
A 11 9 72 i - dm
Poul Hahn Evers, Kaufmann
6981 Vernate (Schweiz!)
Verfahren zur Regulierung der in einem Wechselstromnetz an einen Verbraucher abgegebenen elektrischen Leistung und Leistungsschalteinrichtung zur Ausführung des Verfahrens
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Regulierung der in einem Wechselstromnetz an einen Verbraucher abgegebenen elektrischen Leistung durch Festlegen des Stromflusswinkels mittels einer in den Strompfad zum Verbraucher geschalteten Leistungsschalteinrichtung.
Es ist bekannt, Leistungsregulierungen der genannten Art mit den einfachen Mitteln der sogbrannten Phasenanschnitt-Regulierung unter Verwendung von Thyristoren oder Triacs als
809811/0562
Leistungsschalteinrichtungen vorzunehmen. Hierbei wird der Verbraucher während jeder Halbwelle der Netzwechselspannung nach dem Nulldurchgang um einen solchen Phasenwinkel verzögert an das Wechselstromnetz angeschaltet, dass der verbleibende Phasenwinkel der Halbwelle bis zum nächsten Nulldurch^ gang dem gewünschten Stromflusswinkel entspricht. Insbesondere dann, wenn die Anschaltung des Verbrauchers an das Wechselstromnetz bei einem grösseren ..Phasenwinkel, d.h. bei einer relativ hohen Momentanspannung des Netzes erfolgt, treten im Anschaltzeitpunkt beträchtliche Stromspitzenwerte auf, vor allem bei kapazitiven Verbrauchern. Diese Stromspitzen belasten das Netz ungebührlich und verursachen zudem in benachbarten hochfrequenten Verbrauchern, wie beispielsweise Radio- und Fernsehgeräten oder Messinsiirumenten, nachteilige hochfrequente Störungen selbst dann, wenn an der Leistungsschalteinrichtung Störschutzmassnahmen getroffen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Anschalten des Verbrauchers an das Wechselstromnetz während der Halbwellen der Netzwechselspannungen nachteilige Stromspitzen zu vermeiden und dennoch die freie Wahl des Stromflusswinkels während jeder Halbwelle zu gewähren.
809811/0562
Erfindungsgemäss ist das Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsschalteinrichtung jeweils zu Beginn einer Halbwelle der Netzwechselspannung mindestens angenähert beim Phasenwinkel null Grad eingeschaltet und bei einem dem gewünschten Stromflusswinkel entsprechenden Phasenwinkel ausgeschaltet wird.
Da beim erfindungsgemässen Verfahren der Einschaltzeitpunkt der Leistungsschalteinrichtung mindestens nahe beim Nulldurchgang der Netzwechselspannung liegt, wird beim Anschalten des Verbrauchers an das Wechselstromnetz eine sehr geringe Stromänderungsgeschwindigkeit ausgenutzt, so dass im Anschaltzeitpunkt nachteilige, das Netz belastende und die Aussendung hochfrequenter Störungen bewirkende Stromspitzen nicht mehr auftreten. Zudem ist das Auftreten nachteiliger Stromspitzenwerte beim erfindungsgemässen Ausschalten der Leistungsschalteinrichtung in einem späteren, dem gewünschten Stromflusswinkel entsprechenden Zeitpunkt vor dem nächsten Nulldurchgang der Netzwechselspannung nicht zu befürchten.
Als Leistungsschalteinrichtungen für das erfindungsgemässe Verfahren können an sich Thyristoren oder ähnliche Schalteinrichtungen verwendet werden. Die Verwendung abschaltbarer Thyristoren
809811/0562
als Leistungsschalteinrichtungen erfordert jedoch zurzeit
die Anordnung von in Reihe geschalteten Gleichrichtern, da
diese Thyristoren keine ausreichende Sperrfähigkeit bei umgekehrter Polung aufweisen. Ausserdem ergeben sich Schwierigkeiten, wenn im Hinblick auf die zu schaltende Leistung eine
Parallelschaltung der Thyristoren nötig ist. Nachteilig bei
der Verwendung von Thyristoren als Leistungsschalteinrichtungen beim erfindungsgemässen Verfahren ist auch, dass zur Erzeugung der erforderlichen Abschnürimpulse aufwendige Schaltungsanordnungen vorzusehen sind.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sieht demnach Transistoren als Leistungsschalteinrichtungen vor, wobei die auftretende Belastung auf mehrere Transistoren verteilt wird. Das Verfahren gemäss dieser Ausführungsform besteht darin, dass als Leistungsschalteinrichtung mindestens zwei parallelgeschaltete, gegenseitig entkoppelte Transistoren verwendet werden, deren Kollektor-Emitterstrecken in den Strompfad zum Verbraucher geschaltet werden, und dass die Transistoren mit einer Schaltfrequenz, die höher ist als die Netzfrequenz, abwechselnd derart eingeschaltet werden, dass sich die Zeitabschnitte ihres Einschaltzustandes überlappen, wobei das abwechselnde Einschalten der Transistoren in jeder Halbperiode
809811/0562
- sf ■
der Netzwechselspannung von deren Beginn an so lange erfolgt,
bis der gewünschte Stromflusswinkel erreicht ist.
Die Steuerung der Transistoren erfolgt vorzugsweise über je
einen· Transformator, damit die Steuerleistung niedrig gehalten werden kann.
Hierbei wird mit Vorteil jeder Transistor mit einer Tastimpulse und Tastlücken aufweisenden, mindestens angenähert rechteckig
verlaufenden, der Primärseite jedes Transformators zugeführten Steuerspannung gesteuert, die in ihren Tastlücken einen Bereich aufweist, dessen Polarität entgegengesetzt derjenigen der Tastimpulse ist, um die Remanenz des Transformators unwirksam zu machen .
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Leistungsschalteinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens und insbesondere der oben erwähnten Verfahrensvariante, gernäss welcher
mehrere Transistoren als Leistungsschalteinrichtung vorgesehen werden. Die erfindungsgemässe Leistungsschalteinrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Anordnung von zwei Transistoren mit parallelgeschalteten Kollektor-Emitterstrecken zusammen mit einer Anordnung von Gleichrichtern zur polaritätsrichtigen Zuführung der Netzwechselspannung in Reihe zum Ver-
809811/0562
braucher geschaltet ist, und dass in den Basis-Emitterkreis jedes Transistors die Sekundärwicklung eines zugeordneten Transformators geschaltet ist, dessen Primärwicklung mit einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Steuerspannung für die Transistaren verbunden ist.
Zur Erzielung eines Zweiw/eg-Betriebs kann eine Gleichrichterbrücke vorhanden sein, deren eine Diagonale in Reihe zum Verbraucher geschaltet ist und an deren andere Qiaganale die Anordnung der beiden parallelgescfoalteten Transistoren angeschlossen ist.
Eine leistungsfähigere Schalteinrichtung kann darin bestehen, dass zur Erzielung eines Zweiweg-Betriebs in Reihe zum Verbraucher die Parallelschaltung je einer Anordnung van zwei parallelgesGhalteten Transistoren uind eines in Reihe zu dieser Anordnung geschalteten Gleichrichters liegt, wobei die Stramflussrichtungen der Anordnung der Transistoren und des Gleichrichters bezüglich der Netz- oder Verbraiucheranschlusseite der genannten Parallelschaltung im einen Zweig der Parallelschaltung entgegengesetzt denjenigen im anderen Zweig sind.
8ßS@f1/0SS2
Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Leistungsschalteinrichtung können zur Regulierung beliebiger netzbetriebener Verbraucher, insbesondere solcher mit anteilig hoher kapazitiver Beschaffenheit oder ausgesprochen reflektivem Verhalten sowie blindlastkompensierter Verbraucher vorteilhaft zur Anwendung gelangen.
Eine wichtige Anwendung des erfindungsgemassen Verfahrens besteht zur Regulierung der Helligkeit einer elektrischen Beleuchtungsanlage. Insbesondere kann das Verfahren zur Regulierung von Leuchtstoffröhren als Beleuchtungseinrichtung mit geringstem Eingriff in eine bestehende Installation und bei gleichzeitig optimaler Kompensation der Blindleistung vorteilhaft angewendet werden. Die Regulierung der Helligkeit einer elektrischen Beleuchtungsanlage ist nicht nur vom Standpunkt einer Energieeinsparung von zunehmender Wichtigkeit, sondern auch im Hinblick auf eine optimale und gleichbleibende Arbeitshelligkeit bei Vorliegen mehr oder weniger hellen Tageslichts von Bedeutung.
Eine weitere Anwendung des erfindungsgemassen Verfahrens ist die Regulierung von Antriebsleistungen für Elektromotoren. Hierbei wird durch das Verfahren infolge des Ausbleibens hoher Stromspitzenwerte öine Verrin-gerung der Beanspruchung der motorinternen Isolation, gegeben durch parasitäre Kapazitäten, im Vergleich
809811/0562
zum Einsatz der bekannten Phasenanschnitt-Regulierung erzielt, sowie eine Verringerung der Lagerbelastung durch Drehmomentspitzen.
Weitere Anwendungen des erfindungsgemässen Verfahrens können mit Vorteil für elektrische Zündungen von Verbrennungsvorgängen erfolgen.
Wenn im Wechselstromnetz weiterhin Einrichtungen zur bekannten Phasenanschnitt-Regulierung vorhanden sind, so wird durch die zusätzliche Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. den Einsatz entsprechender Leistungsschalteinrichtungen im gleichen Netz eine Entlastung bzw. eine gleichmässigere Belastung des Netzes erzielt. Die bekannten Phasenanschnitt-Regulierungen belasten das Netz vornehmlich in den späten Phasenwinkeln der Netzwechselspannung, während durch das erfindungsgemässe Verfahren das Netz hauptsächlich in den frühen Phasenwinkeln belastet wird. Dadurch tritt wenigstens ein teilweiser Ausgleich der einseitigen Netzbelastung ein.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens und von Leistungsschalteinrichtungen zu dessen Ausführung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
809811/0562
- sf-
Fig. 1 ein Diagramm des zeitlichen Stromverlaufs in einem Verbraucher bei der bekannten Phasenanschnitt-Regulierung,
Fig. 2 ein Diagramm des zeitlichen Stromverlaufs in einem Verbraucher bei der Regulierung gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren,
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer ersten Ausführungsform der Leistungsschalteinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 4 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs von Steuerspannungen für die Leistungsschalteinrichtung der Fig. 3,
Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Leistungsschalteinrichtung.
In Fig. 1 ist der zeitliche Verlauf des regulierten, durch einen Verbraucher fliessenden Stromes bei einer bekannten Phasenanschnitt-Regulierung dargestellt. Vom ersten Nulldurchgang tO an bis zu einem späteren Zeitpunkt ti bleibt die vorgesehene Leistungsschalteinrichtung gesperrt, d.h. es fliesst kein Strom. Im Zeitpunkt ti wird die Leistungsschalteinrichtung eingeschaltet,
809811/0562
d.h. der Verbraucher mit dem Netz verbunden, so dass ein plötzlicher Stromanstieg mit hoher StromänderungsgBschwindigkBit vorliegt, der die bereits erwähnten Stromspitzen und hochfrequenten Störungen verursacht. Der Strom fliesst dann weiter bis zum nächsten Nulldurchgang tO ' ·
Fig. 2 zeigt den entsprechenden zeitlichen Stromvsrlauf bei einer Regulierung gemäss dem erfindungsgemässen Verfahrsn. Die entsprechende Leistungsschaltsinrichtung ist hier bereits im Zeitpunkt tO des ersten Nulldurchgangs eingeschaltet, so dass der Netzwechselstrom schon vom Nulldurchgang der Wechselspannung an durch den Verbraucher fliesst und der plötzliche Stromanstieg vermieden ist. In einem späteren Zeitpunkt t2 entsprechend dem gewünschten Stromflusswinkel wird die Leistungsschalteinrichtung gesperrt, so dass der durch den Verbraucher fliessends Strom auf null sinkt, bis beim nächsten Nulldurchgang die Leistungsschalteinrichtung wieder eingeschaltst wird.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Verbraucher V über eins LBistungsschaltsinrichtung LS1 an Klemmen N eines Wechselstromnetzes angeschaltet. Die Leistungsschalteinrichtung L umfasst zwsi Transistoren T1 und T2, die entkoppelt parallel geschaltet sind, indem je ihre Kollektoren und Emitter
809011/0562
miteinander verbunden sind. Die miteinander verbundenen Kollektoren und Emitter der Transistoren T1 und T2 sind an die eine Diagonale einer Gleichrichterbrücke G1 angeschlossen, welche in jedem Zweig einen Gleichrichter D1 , D2, D3 bzw. D4, z.B. eine oder mehrere Dioden, aufweist. Die andere Diagonale der Gleichrichterbrücke ist in Reihe zum Verbraucher V geschaltet. Die Gleichrichterbrücke dient dazu, die Transistoren vor einer Falschpolung zu schützen bzw. -einen Zweiweg-Betrieb der dargestellten Leistungsschalteinrichtung zu ermöglichen.
Zur Steuerung der Transistoren T1 und T2 sind ihre Basen über je einen Strombegrenzungswiderstand R1 bzw. R2 mit der Sekundärwicklung je eines Treiber-Transformators TR1 bzw. TR2 verbunden. Den Primärwicklungen der Transformatoren wird eine nachfolgend noch beschriebene Steuerspannung IM bzw. U2 zugeführt, wozu die Primärwicklungen an getrennte Ausgangsklemmen eines Steuerspannungsgenerators SG1 angeschlossen sind. Die Steuerung der Transistoren T1 und T2 über die Transformatoren ermöglicht es, die erforderliche Steuerleistung durch Impedanzanpassung niedrig zu halten; sie ermöglicht ferner eine-Potentialtrennung der Basen der beiden Transistoren. Statt zwei Transistoren T1 und T2 kann auch, je nach Belastung, eine grössere Zahl in gleicher Weise parallelgeschalteter Transistoren vorgesehen werden.
809811/0562
Um einerseits genaue Schaltzeitpunkte für die Transistoren T1 und T2 und damit einen genau festgelegten Stromflusswinkel zu erzielen und andererseits die Grosse der Treiber-Transformatoren TRi und TR2 niedrig zu halten, ist der Steuerspannungsgenerator SG1 so ausgebildet, dass er an seinen Ausgangsklemmen Steuersignale abgibt, deren Frequenz im Vergleich zur Netzfrequenz wesentlich höher und beispielsweise um 10 kHz beträgt. Die Steuersignale sind zudem vorzugsweise mindestens angenähert rechteckig, wobei die an den beiden Ausgangsklemmenpaaren des Steuersignalgenerators SG1 abgegebenen Steuersignale gegeneinander zeitlich versetzt sind, sich aber überlappen.
Die vom Steuerspannungsgenerator SG1 vorzugsweise abgegebenen Steuerspannungen LM und LJ2 sind in Fig. 4 in Funktion der Zeit schematisch dargestellt. Die Steusrspannung U1 ist eine Rechteckspannung mit Tastimpulsen I und Tastlücken L, in welchen die Steuerspannung auf den Wert null fällt. In den Tastlücken L sind jedoch zusätzliche Impulse Z vorgesehen, deren Polarität entgegengesetzt derjenigen der Tastimpulse I ist. Die Steuerspannung U2 weist den gleichen zeitlichen Verlauf wie die Steuerspannung LM auf, ist jedoch gegenüber der letzteren zeitlich versetzt, so dass die Tastimpulse I der Steuerspannung U2
809811/0562
Vo
in dia Tastlücken L der Steuerspannung U1 fallen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, überlappen sich die Tastimpulse I der Steuerspan nungen U1 und LJ2 während den Zeiten
Die Wirkungsweise der Leistungsschalteinrichtung der Fig. 3 ist unter Zugrundelegung der Signalspannungen LM und U2 der Fig. 4 wie folgt:
Zu Beginn einer Halbwelle der Netzwechselspannung (Phasenwinkel null Grad] wird der Steuerspannungsgenerator SG1 ausgelöst und gibt die Steuerspannungen IM und LJ2 an die Primärwicklungen der Treiber-Transformatoren TR1 bzw. TR2 ab. Zunächst wird über den einen Transformator, z.B. den Transformator TR1, die Steuerspannung LM bzw. deren Tastimpuls I, an den Transistor T1 übertragen, so dass dieser stromleitend wird. Vor Beginn der Sättigung des Transformators TR1 erscheint der Tastimpuls I der Steuerspannung U2 am Transformator TR2 und bringt den Transistor T2 in den stromleitenden Zustand, und zwar wegen der Ueberlappung der Steuerspannungen LH und U2 während der Transistor T1 noch stromleitend ist, so dass im Verbraucher V ein kontinuierlicher Stromfluss erzielt wird. Die Tastlücke L der Steuerspannung LM sperrt nun den Transistor T1, wobei der in der Tastlücke vorhandene Zusatzimpuls Z mit umgekehrter Polarität die Remanenzmagnetxsierung im Transformator beseitigt und somit dessen Leistungsfähigkeit
809811/0562
Al
für den nun nachfolgenden Stromleitungsabschnitt des Transistors T1 erhöht. Dieser Vorgang wiederholt sich abwechselnd für die Transistoren T1 und T2,so dass die Belastung sich gleichmässig auf die beiden beteiligten Transistoren T1 und T2 verteilt, während der durch den Verbraucher V fliessende Strom kontinuierlich den Verlauf der Netzwechselspannung in der betreffenden Halbwelle annimmt. Zur Erzielung des gewünschten Stromflusswinkels wird dann der Steuerspannungsgenerator SG1 beim entsprechenden Phasenwinkel der Halbwelle gesperrt, so dass eine weitere Steuerung der Transistoren T1 und T2 in den stromleitenden Zustand bis zum Beginn der nächsten Halbwelle unterbleibt. Die Dioden D1 bis D4 der Gleichrichterbrücke G1 sorgen hierbei für die richtige Polung im Hinblick auf das abwechselnde Vorzeichen der Halbwellen.
In einem Beispiel war die Impulsfrequenz der Steuerspannungen U1 und U2 10 kHz, die Spannung der Tastimpulse +10 V, die Spannung der Zusatzimpulse -10 V und das Uebersetzungsverhältnis der Transformatoren TR1 und TR2 3 : 1. Die Erzeugung der Steuerspannungen LM und U2 sowie die Einstellung des gewünschten Strom-, flusswinkels durch Auslösen und Sperren des Steuerspannungsgenerators SG1 kann ohne weiteres mit bekannten Mitteln erfolgen, insbesondere auch mit digitalen Schaltungsanordnungen.
809811/0562
Eine weitere Ausführungsform der Leistungsschalteinrichtung, die einen grösseren Strom zu schalten vermag und eine geringere Verlustwärme erzeugt, ist in Fig. 5 dargestellt. Bei der dargestellten Leistungsschalteinrichtung LS2 sind zwei Anordnungen von entkoppelt parallelgeschalteten Transistoren T3, T4 und T5, T6 vorgesehen, deren Steuerung wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 über einzeln zugeordnete Treiber-Transformatoren TR3, TR4, TR5 und TR6 sowie Strombegrenzungswiderstände R3, R4, R5 und R6 erfolgt. Zur Erzielung der richtigen Polung für einen Zweiweg-Betrieb ist in Reihe zu jeder Anordnung TR3, TR4 bzw. TR5, TR6 von parallelgeschalteten Transistoren ein Gleichrichter D5 bzw. D6, z.B. eine Diode geschaltet. Diese beiden Reihenschaltungen sind parallel geschaltet und liegen im Netzstrompfad in Reihe zum Verbraucher V, wobei die Stromflussrichtungen der Anordnungen der Transistoren und des Gleichrichters bezüglich der Netz- oder Verbraucheranschlusseite der genannten Parallelschaltung im einen Zweig der Parallelschaltung entgegengesetzt demjenigen im anderen Zweig sind. Die Primärwicklungen der Transformatoren TR3 bis TR6 sind an entsprechende Ausgangsklemmen eines Steuerspannungsgenerators SG2 zur Abgabe der zugehörigen Steuerspannungen LJ3, U4, U5 und U6 angeschlossen. Der Verlauf der Steuerspannungen U3 bis U6 unterscheidet sich gegenüber demjenigen der Steuerspannungen U1 und U2 der Fig. 3 ledig-
809811/0562
lieh darin, dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Polarität der Netzwechselspannung die Steuerung der jeweils unbelasteten Anordnung von Transistoren T3, T4 bzw. T5, T6 unterbleiben kann.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 entsteht Verlustwärme nur an zwei Gleichrichtern D3, D4. Ausserdem verteilt sich die Strombelastung auf vier Transistoren T3 bis TB.
809811/0562

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE
1./Verfahren zur Regulierung der in einem Wechselstromnetz an einen Verbraucher abgegebenen elektrischen Leistung durch Festlegen des Stromflusswinkels mittels einer in den Strompfad zum Verbraucher geschalteten Leistungsschalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsschalteinrichtung jeweils zu Beginn einer Halbwelle der Netzwechselspannung mindestens angenähert beim Phasenwinkel null Grad eingeschaltet und bei einem dem gewünschten Stromflusswinkel entsprechenden Phasenwinkel ausgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Leistungsschalteinrichtung mindestens zwei parallelgeschaltete, gegenseitig entkoppelte Transistoren verwendet werden, deren Kollektor-Emitterstrecken in den Strompfad zum Verbraucher geschaltet werden, und dass die Transistoren mit einer Schaltfrequenz, die höher ist als die Netzfrequenz, abwechselnd derart eingeschaltet werden, dass sich die Zeitabschnitte ihres Einschaltzustandes überlappen, wobei das abwechselnde Einschalten der Transistoren in jeder Halbperiode der Netzwechselspannung von deren Beginn an so lange erfolgt, bis der gewünschte Stromflusswinkel erreicht ist.
ORJGJMAL IiMSPECTED
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Transistoren über je einen Transformator erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Transistor mit einer Tastimpulse und Tastlücken aufweisenden, mindestens angenähert rechteckig verlaufenden Steuerspannung gesteuert wird, die in ihren Tastlücken einen Bereich aufweist, dessen Polarität entgegengesetzt derjenigen der Tastimpulse ist, um die Remanenz des Transformators unwirksam zu machen.
5. Leistungsschalteinrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Anordnung von zwei Transistoren mit parallelgeschalteten Kollektor-Emitterstrecken zusammen mit einer Anordnung von Gleichrichtern zur polaritätsrichtigen Zuführung der Netzwechselspannung in Reihe zum Verbraucher geschaltet ist, und dass in den Basis-Emitterkreis jedes Transistors die Sekundärwicklung eines zugeordneten Transformators geschaltet ist, dessen Primärwicklung mit einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Steuerspannung für die Transistoren verbunden ist.
6. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines Zweiweg-Betriebs eine
809811/0562
Gleichrichterbrücke vorhanden ist, deren eine Diagonale in Reihe zum Verbraucher geschaltet ist und an deren andere Diagonale die Anordnung der beiden parallelgeschalteten Transistoren angeschlossen ist.
7. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines Zweiweg-Betriebs in Reihe zum Verbraucher die Parallelschaltung je einer Anordnung von zwei parallelge'schalteten Transistoren und eines in Reihe zu dieser Anordnung geschalteten Gleichrichters liegt, wobei die Stromflussrichtungen der Anordnung der Transistoren und des Gleichrichters bezüglich der Netz- oder VerbraucheranschlussBite der genannten
Parallelschaltung im einen Zweig der Parallelschaltung
entgegengesetzt denjenigen im anderen Zweig sind.
8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, zur Regulierung der Helligkeit einer elektrischen Beleuchtungsanlage.
809811/0562
DE2644553A 1976-09-09 1976-10-02 Schaltungsanordnung zur Regulierung der von einem Wechselstromnetz an einen Verbraucher abgegebenen elektrischen Leistung Expired DE2644553C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1144776A CH610453A5 (de) 1976-09-09 1976-09-09

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2644553A1 true DE2644553A1 (de) 1978-03-16
DE2644553B2 DE2644553B2 (de) 1978-06-22
DE2644553C3 DE2644553C3 (de) 1979-02-15

Family

ID=4373584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2644553A Expired DE2644553C3 (de) 1976-09-09 1976-10-02 Schaltungsanordnung zur Regulierung der von einem Wechselstromnetz an einen Verbraucher abgegebenen elektrischen Leistung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4086526A (de)
CH (1) CH610453A5 (de)
DE (1) DE2644553C3 (de)
NL (1) NL7709860A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3222443A1 (de) * 1981-06-15 1983-03-24 Osakeyhtiö Helvar, 00380 Helsinki Intensitaetsregler fuer gasentladungslampen

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS585590B2 (ja) * 1977-07-29 1983-01-31 東光株式会社 電力制御回路
US4823069A (en) * 1984-08-15 1989-04-18 Michael Callahan Light dimmer for distributed use employing inductorless controlled transition phase control power stage
US5225765A (en) * 1984-08-15 1993-07-06 Michael Callahan Inductorless controlled transition and other light dimmers
US5629607A (en) * 1984-08-15 1997-05-13 Callahan; Michael Initializing controlled transition light dimmers
US4633161A (en) * 1984-08-15 1986-12-30 Michael Callahan Improved inductorless phase control dimmer power stage with semiconductor controlled voltage rise time
US5319301A (en) * 1984-08-15 1994-06-07 Michael Callahan Inductorless controlled transition and other light dimmers
US4688161A (en) * 1986-07-16 1987-08-18 Vari-Lite, Inc. Regulated power supply apparatus and method using reverse phase angle control
US5004969A (en) * 1989-10-16 1991-04-02 Bayview Technology Group, Inc. Phase control switching circuit without zero crossing detection
US5416622A (en) * 1993-02-01 1995-05-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Electrical connector
DE19751828B4 (de) * 1997-11-22 2004-07-01 Insta Elektro Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung und Steuerung von elektronischen Schaltnetzteilen oder konventionellen Transformatoren, jeweils mit oder ohne ohmscher Last, insbesondere von Beleuchtungseinrichtungen
US6208122B1 (en) 1999-09-28 2001-03-27 Triatek, Inc. High frequency pulse width modulation of AC current for control of lighting load power
GB2408158A (en) * 2003-11-11 2005-05-18 Darren O'connor AC electrical heating element energy saving control circuit
CN102308461B (zh) * 2009-02-06 2015-03-11 Abb研究有限公司 具有ac和dc功率能力的混合配电变压器
CA2752816A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Abb Research Ltd. A hybrid distribution transformer with an integrated voltage source converter
EP2732542B1 (de) * 2011-07-13 2018-03-07 Singulus Technologies AG Verfahren zum betrieb von mehreren verbrauchern in wechselstromnetzen mit phasenanschnitt oder phasenabschnitt
CN114884410B (zh) * 2022-05-18 2023-06-30 云南电网有限责任公司电力科学研究院 基于移相变压器的极性和档位的合环调电控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3525882A (en) * 1967-05-25 1970-08-25 Herbert R Montague Rectified power supply circuit providing variable termination during half cycle conduction using zero crossing turn on and commutation turn off methods
US3693069A (en) * 1971-11-09 1972-09-19 Gen Electric Gating control for a static switching arrangement with improved conduction angle balancing means
US3793581A (en) * 1972-04-19 1974-02-19 Us Navy Solid state phase controlled switch

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3222443A1 (de) * 1981-06-15 1983-03-24 Osakeyhtiö Helvar, 00380 Helsinki Intensitaetsregler fuer gasentladungslampen

Also Published As

Publication number Publication date
DE2644553C3 (de) 1979-02-15
CH610453A5 (de) 1979-04-12
US4086526A (en) 1978-04-25
NL7709860A (nl) 1978-03-13
DE2644553B2 (de) 1978-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2644553A1 (de) Verfahren zur regulierung der in einem wechselstromnetz an einen verbraucher abgegebenen elektrischen leistung und leistungsschalteinrichtung zur ausfuehrung des verfahrens
DE2652627C2 (de) Netzschalteinrichtung
DE2605164A1 (de) Elektrischer leistungsregler
DE2634667A1 (de) Leistungssteller
DE2106310A1 (de) Mehrphasen Leistungskonverterschaltung
EP0373381A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines dreiphasigen Wechselrichters
DE2234548B2 (de) Schaltungsanordnung zum Erregen eines asynchron anlaufenden, schleifringlosen Synchronmotors
EP0066904A1 (de) Schaltverstärker
DE1058615B (de) Einrichtung zur Steuerung der Speisung einer Last von einer Wechselstromquelle
DE3835869C2 (de)
DE2719026A1 (de) Schaltungsanordnung zur verringerung der ausschaltverluste in halbleiterschaltern
DE666801C (de) Anordnung zur Beeinflussung des Leistungsflusses in Wechselstromnetzen mittels abwechselnd arbeitender gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit im wesentlichen lichtbogenfoermiger Entladung
DE2423601C3 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ansteuerung der steuerbaren Hauptventile zweier Wechselrichter
DE2246257C2 (de) Schaltungsanordnung für einen selbstgeführten, ein- oder mehrphasigen Wechselrichter
DE2902251A1 (de) Impulsbreitengeregelter gegentakt- gleichspannungswandler
DE3815471C2 (de) Verlustarme Beschaltung an mindestens einem abschaltbaren Ventil
DE1955104A1 (de) Schaltungsanordnung mit Schaltungsmitteln zum periodischen Unterbrechen eines einer Induktivitaet zugefuehrten Stromes
DE2541687A1 (de) Umrichter und verfahren zu seinem betrieb
DE3335222A1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines selbstgefuehrten wechselrichters
DE102015113071B4 (de) Potentialverschiebende Halbbrücke, Polwender und blindleistungsfähiger Wechselrichter sowie Polwendeverfahren
DE3435194C2 (de)
DE703181C (de) Steuereinrichtung fuer gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken zur Umwandlung von Wechselstroemen normaler Frequenz in Wechselstroeme sehr niedriger Frequenz
DE3004136C2 (de)
DE916962C (de) Frequenzwandler
DE2353237A1 (de) Selbstgefuehrte stromrichterschaltung

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee