DE2720072A1 - Schaltungsanordnung zur wandlung von gleichspannungsgroessen - Google Patents

Description

• Titel der Erfindung Schaltungsanordnung zur Wandlung von Gleichspannungsgrößen.
• Anwendungsgebiet Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung sur Wandlung von Gleichepannungsgrößen. vorzugsweise in andere Gleichapannungsgrößen, bei galvanischer Trennung von Eingangs- und Ausgangsrößen und der kurzschlußfestigkeit der Ausgangaspannung. Die Schaltungsanordnung wird insbesondere für Stromveraorgungeeinrichtungen in Elektroenergieanlegen eingesetzt.
• Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Wandlung von Gleichspannungen eind verschiedene Prinzipien bekannt. Die Erfindung besieht eioh auf einen Gleiohspannungswandler mit einem elektronischen Wechselrichter und einem Gleichriohter. Solohe Gleichspannungswandler arbeiten mit aktiven Halbleiterbauelementen und sind wartungsfrei.
• Bekannte Wechselrichterschaltungen sind mit zwei Thyristoren aufgebaut, die lit einer vorgegebenen Taktfrequenz auf einen Transformator arbeiten, mit dem sie in Mittelpunkt schaltung verbunden sind. Die Zündung der Thyristoren erfolgt durch Zündimpulse von einer Ansteuerelektronik.
• Die Löschung geschicht beim Durchzündvorgang des Komple mentärthyristore, wobei die entgegengesetzte ladung einee Kemmutierungekondensators die Sperrung bewirkt0 Bin Nachteil der bekannten Schaltungen ist, daß dabei hohe Überapannungen an den aktiven Bauelementen entstehen mnd diese enteprechend dimensioniert werden müssen.
• Ein weiterer nachteil bei diesem Konmutierungsprinzip besteht darin, daß bei größer werdender Belaetung des Wechselrichtere, die besondere bein Kurznchluß im Sekundärkreis des Transformators auftritt, der Kommutierungsvorgang nicht mehr gewährleistet ist. Die Kommutierung fällt auch dann aus, wenn eine Störung in der Aneteuerelektronik auftritt. In den Fällen, in denen die kommutierung gestört ist und beide Thyristoren durchgezündet sind, tritt ein Knrzschluß in der Einspeisung auf.
• Ee ist eine Schaltung bekannt geworden, bei der die angeführten Nachteile vermieden werden. Hierbei handelt es sich um einen Schwingkreiswechselrichter für die Erzeugung einer stabilisierten, belastbaren Gleichspannung.
• Die Sohaltung iet ebenfalls mit zwei Thyristoren aufgebaut, die mit der Eingangsgleichspannung in Beihe geschaltet sind, wobei dem einen Thyristor eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einer Transformatorwicklung parallelgeschaltet ist. Die Thyristoren werden von einer ansteuerelektronik wechselseitig enge steuert, wobei als Istwertgeber für die Regelung die Sekundärspannung bzw. eine eeparat vom Transformator gebildete Spannung dient. Eine positive Regelepannung bewirkt, daß die Pulsfolgefrequenz der Zündimpulse für die Thyristoren der Größe dieser Regelepannung entsprechend verringert wird, während eine negative Regelepannung eine entsprechende Erhöhung der Pulefolgefrequenz bewirkt, wodurch die Ausgangsspannung auf einen gewünschten Wert stabiliziehbar ist. Die Begrenzung des Kurzschlußstromes wird durch die Begrenzung der Anssteuerfrequenz realisiert, die von dem dynamischen Verhalten der Thyristoren bestimmt wird. Die Löschung der Thyrietoren erfolgt selbettätig durch Unterschreiten ihres Haltestromes. Diese Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, daß bei nicht exaktes Löschvorgang oder bei unpräziser Ansteuerung die Einspeisespannung duroh die beiden Thyristoren kursgeschlossen wird.
• Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung ist es, die sekundärseitige Ausgangespannung eines Wechselrichters bei Laständerung durch eine Regelung zu stabilisieren und bei überlast oder Kurzschluß im Sekundärkreis einen Kurzschluß im Wechselrichterkreis zu verhindern.
• lesen der L'rfindung Der Erfindung liegt die gabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für einen primär- und sekundärseitig überlastsicheren Wechselrichter zu schaffen.
• Die Aufgabe wird mit einer Weoheelrichtersohaltung, die mit Halbleiterschalter und kondensetoren aufgebaut ist, die zit einer Transformatorensiokluag in Mittelpunktschaltung verbunden sind, gelöst.
• Erfindungsgemäß ist in zwei symmetrischen Stromkreisen der Mittelpunktschaltung jeweils ein kondensator über einen Halbleiterschalter mit der Transformatorwicklung vorbunden und parallel dazu ist über jeweile einen weiteren Halbleiterschalter die Eingangagleichspannung geschaltet, Die beiden Kondensatoren sind auf diese Weise als Energieübertragungselement zwischen der Eingangsgleichspannung und dem Transformator geschaltet und werden komplementär auf- bzw. entladen.
• Zur Begrenzung des Aufladestromes der Kondensatoren ist in Reihe mit der Eingangsgleichspannung eine Drossel geschaltet, die darüber hinaus den Kommutierungsvorgang unterstützt. Zur Redusierung der Eigenfrequenz des Transformators ist parallel zu einer Sekundärwicklung des Traneformutors ein Kondensator geschaltet. Die Istgröße des Regelkreises wird vorteilhaft durch eine zusätzliche Wioklung des Transformators gebildet Der Transformator wird mit dem Wachselstromanteil des sich ergebenden Zerhackvorganges beaufschlagt. Die Ansteuerelektrionik ist so ausgelegt, daß eine Frequenzregelung der Zündimpulse durch die bekundärspannung erfolgt.
• Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird nachstehend an einem ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: das Prinzipschaltbild des Wechselrichterteile, Fig. 2: das Prinzipschaltbild des gesteuerten Gleiohspannungswandlers.
• Die Schaltungsanordnung (Fig. 1) besteht aus einer modifizierten Mittelpunktschaltung, die in vier Teilstromkreise unterteilt werden kann. Die Energieübertragung erfolgt durch wechaelseitiges Auf- und entladen zweier Kondeneatoren, die auf einen Transformator in Mittelpunkt schaltung arbeiten. Aus Fig. 1 erkennt man die beiden Aufladestromkreise 7;8;1;5 und 7;8;3;6 sowie die beiden Entladestromkreise 5;2;9 und 6;10;4.
• Die Anateuerung der elektronischen Schalter (Fig. 2) erfolgt mittels dnsteuerimpulserr, die in der Ansteuerstufe 14 gebildet werden und über die Lmpulsübertrager 15;16 den steuerbaren Ventilen in richtiger logischer Verknüpfung zugeführt werden. Die Steuerung der Auf- und Entladestromkreise erfolgt wechselseitig : - erster Arbeitstakt : Aufladestromkreis 7;8;1;5 und Entladestromkreis 6;10;4 - zweiter Arbeitstakt: Aufladestromtreis 7;8;3;6 und Entladestromkreis 5;2;9.
• Die Schaltung muß so dimensioniert eein, daß vor dem Beginn des neuen Arbeitstaktes der alte Arbeitstakt beendet ist, also die elektroniechen Schalter gelöscht sind. Die Regelung des Wechselrichters bei laständerung geschieht durch das Zusammenwirken der Funktionsgruppen 12;13;14. Die Istgroße des Regelkreisse (konforme Abbildung der Ausgangsspannung) wird in einer gesonderten Wicklung des Transformators gebildet, um die Potentialtrennung zwischen Primär- und Sekundästromkreisen zu gewährleisten.

Claims (4)

1. Anspruche 1. Schaltungsanordnung zur Wandlung von Gleichspannungagrößen mit einem Wechselrichter mit Halbleiterschaltern und Kondensatoren, die mit einer Transformatorenwicklung in Mittelpunktschaltung verbunden sind, gekennzeichnet dadurch daß in zwei ymmetrischen Stromkreisen der Mittelpunktschaltung jeweils ein Kondensator über einen Halbleiterschalter mit der Transformatorwicklung verbunden ist, die von diesem gespeist wird und parallel dazu über jeweile einen weiteren halbleitersonalter die Eingangegleichspannung geschaltet ist.
2. 2. Schaltungsanordnung naoh Anspruch 1, gekenazeichnet dadurch, daß in Reine mit der Eingangsgleichspannung zur Begrenzung des Autladestromes der Kondensatoren eine Drossel geschaltet ist, die gleichzeitig den Kommutierungsvorgang unterstützt.
3. 3. Schaltungsanordaung nach Anspruch 1 und 2, gesennzeichnet dadurch, daß parallel zu einer Sekundärwicklung des Weonselrichtertransformators ein Kondensator parallel geschaltet wird, um die Eigenfrequenz des Transformators # 200 dz zu reduzieren.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bie 3, geXennzeichnet dadurch, daß die IstgröMe des Hegelkreises, die konforme Abbildung der Ausgangespannung durch eine zusätzliche Wicklung des Wechselrichtertransformatora gebildet wird,