DE2821314A1

DE2821314A1 - Schaltungsanordnung fuer ein stromversorgungsgeraet

Info

Publication number: DE2821314A1
Application number: DE19782821314
Authority: DE
Inventors: Georg Ing Dorfmeister
Original assignee: SCHRACK ELEKTRIZITAETS AG E
Current assignee: SCHRACK ELEKTRIZITAETS AG E
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1978-11-30
Also published as: ATA354577A; AT349572B

Description

Schaltungsanordnung für ein Stromversorgungsgerät
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Stromversorgungsgerät zur Umwandlung einer Gleichspannung in mehrere, galvanisch voneinander getrennte Ausgangs spannungen, die einen kommutierenden Wechselrichter aufweist, der ausgangsseitig an die Primärwicklung eines Transformators mit mehreren Sekundärwicklungen angeschlossen ist.
Aus der Literatur sind wechselspannungsseitig kommutierende Stromrichter (iirchflußwandler) mit naohgeschaltetem Transformator bekannt, welche hohe Anforderungen an die Symmetrie der Einschaltzeiten der Schalteinrichtungen stellen. Weiters haben diese Schaltungsanordnungen den Nachteil, daß für jeden Gleichstromausgangskreis eine eigene Drossel vorgesehen werden muß, welche zu starker Lastabhängigkeit der Ausgangsspannung führt.
Weiters sind gleichspannungsseitig kommutierende Stromrichter bekannt, die aber den Nachteil haben, daß sie keine verlustlose Steuerung der Ausgangsspannung ermöglichen.
Darüber hinaus ißt die sogenannte Sperrwandlererhaltung bekannt, die aber den Nachteil hat, daß die zu übertragende Energie in einer Drossel gespeichert werden muß.
Ziel der Erfindung ist es nuns eine Schaltungsanordnung für Stromversorgungsgeräte mit Potentialtrennung zwischen dem Eingang und den Ausgängen und den Ausgängen untereinander zu schaffen, bei der unter Vermeidung von ausgangsseitigen Serienimpedanzen alle Ausgänge eine laßtunabhangige Ausgangs spannung aufweisen, ohne daß an die Symmetrie der Schaltzeiten des Wechselrichters bzw.
der diesbezüglichen Kommutatorschalteinrichtung besondere Anforderungen gestellt werden müssen. Es 8011 auch eine verlustlose Steuerung der Ausgangs spannung möglich sein und kein Energiespeicher für die zu übertragende Leistung benötigt werden.
Erfindungsgemäß ist vor dem Wechselrichter ein eingangsseitig an die die umsuwandelnde Gleichspannung liefernde Gleichspannungsquelle angeschlossener Gleichstromsteller angeordnet, dessen Ausgänge durch eine freilautdiode überbrückt und über die Serienschaltung einer Drossel mit den Eingängen des Wechselrichters verbunden sind, wobei der Steuereingang des Gleichßtromstellers lediglich mit dem Ausgangskreis einer einzigen Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist.
Dadurch wird vor allem erreicht, daß der durch die Drossel des stronkommutierenden Wechselrichters fliessende Strom nicht nur durch die Last, sondern auch durch das Ein-Ausschaltverhältnis des vorgeschalteten Gleichstromsteller beeinflußt wird, wodurch eine Beeinflußung der Ausgangsspannungen ermöglicht wird.
Vorteilhafterweise ist parallel zur Reihenschaltung der Drossel und des Gleichstrozßtellerß eine den einen Pol der Gleichstromquelle mit dem einen Eingang des Wechselrichters verbindende Blindetromdiode geschaltet.
Dies bringt mit sich, daß die in der Drossel gespeicherte Energie bei ausgangseeitiger Entlastung nicht zu einer tberhöhung der Ausgangsspannung führt. Die in der Drossel gespeicherte Energie wird über die Blindstromdiode in die Gleichspannungsquelle zurückgeführt.
Zweckmäßigerweise weist der Gleichetromsteller einen in Reihe mit der Drossel liegenden steuerbaren Schalter, insbesondere einen Schalttransistor, auf, dessen Steuereingang mit dem Ausgang eines Reglers verbunden ist, dessen Eingang mit dem Ausgangskreis einer Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist, wodurch eine besonders einfache Auefuhrung des Gleichstromstellers erreicht wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Wechselrichter in an sich bekannter Weise zwei steuerbare Schalteinrichtungen auf, deren Steuereingänge mit weiteren Ausgängen des Gleichstromstellers, insbesondere des Reglers, verbunden sind, wobei zweckmäßigerweise als steuerbare Schalteinrichtungen zwei Schalttransistoren vorgesehen sind, deren Kollektoren gemeinsam an die Drossel angeschlossen sind und deren Emitter mit je einem Ende der eine an dem einen Pol der Gleichspannungoquelle liegende Mittenanzapfung aufweisenden Primärwicklung des Transformators verbunden sind, wobei die Basis jedes Schalttransistors an je einem weiteren Ausgang des Reglers liegt.
Würde man lediglich ohne die Anordnung eines primärseitigen besonderen Gleichstromstellers die beiden steuerbaren Schalteinrichtungen bzw. die beiden Schalttransistoren des Wechselrichters auf eine der Ausgangsspannungen regeln, so könnte man im Primärkreis keine Drossel vorsehen, weil ein gleichzeitiges Sperren der beiden Schalteinrichtungen nicht möglich wäre.
Dies ist aber notwendig, um neben der Wechselrichtung auch eine Regelung der Ausgangsspannung zu erreichen. In diesem Falle müßte daher jeder der Sekundärkreise eine eigene Drossel mit allen diesbezüglichen Nachteilen wie Lactabhangigkeit, große Spannungsbeanspruchung von sekundärseitigen Gleichrichterdiodetund der Schalteinrichtungen des Wechselrichters, Notwendigkeit einer genauen Symmetrie dieser Schalteinrichtungen (Schalttransistoren), Notwendigkeit der Anordnung von Trägerstaueffektbeschaltungen in den Sekundärkreisen u.dgl. aufweisen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zwei Ausführungsbeispiele dargestallt sind.
Fig.1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und Fig.2 ein besonders vorteilhaftes detailliertes Schaltbild.
Bei dem in Fig.1 dargestellten Prinzipschaltbild liegt die Eingangsspannung UE an einem Gleichstromsteller 1, dessen Ausgang durch eine Diode 2 überbrückt und über eine Reihendrossel 3 mit dem Eingang eines Wechselrichters 4 verbunden ist. Am Ausgang des Wechselrichtera 4 liegt die Primärwicklung 5 eines Transformators mit mehreren galvanisch voneinander getrennten Sekundärwicklungen 6,7,8,9, an die verschiedenartige, nicht dargestellte Verbraucher anschließbar sind. Der Steuereingang des Gleichstromstellers 1 ist nur mit einer einzigen Sekundärwicklung 6 verbunden. Die Reihenschaltung des Gleichstromstellers 1 und der Drossel 3 ist durch eine Blindstromdiode 10 überbrückt.
Der von der Sekundärwicklung 6 gesteuerte Gleichstromsteller 1 regelt den Mittelwert des durch die Drossel 3 fließenden Stromes, der dem Wechselrichter 4 zugeführt wird, wobei die Diode 2 auch bei Unterbrechung des Gleichstromstellers 1 den Stromfluß durch die Drossel 3 aufrechterhält.
Die an der Sekundärwicklung 6 auftretende Spannung wird als Istwert dem Gleichstromsteller 1 zugeführt, der die Ausgangsspannungen an den Sekundärwicklungen 6,7,8,9 konstant hält.
Im detaillierten Schaltbild nach Fig.2, in der für die gleichen Teile die gleichen Bezugsziffern verwendet wurden wie in Fig.1, besteht der Gleichstromsteller 1 aus einem steuerbaren Schalter 11 beispielsweise einem Schalttransistor, dessen Steuereingang am Ausgang eines Reglers 12 liegt. Weitere Ausgänge des Reglers 12 führen zur Basis je eines Schalttransistors 13,14, deren Kollektoren an den Enden der Primärwicklung 5 des Transformators liegen. Die Sekundärwicklungen 6,7 des Transformators, von denen bei diesem Ausführungsbeispiel nur zwei dargestellt sind, sind über Gleichrichterdioden 15,16,17,18 mit Lastwiderständen 19,20 verbunden, die durch Kondensatoren 21,22 überbrückt sind. Der Eingang des Reglers 12 ist an den Lastwiderstand 19 angeschlossen. Die Eingangsspannung UE wird dem Schalter 11 zugeführt, welcher durch das ihm vorgegebene Schaltverhältnis den Mittelwert des Stromes durch die Drossel 3 bestimmt. Dieser so eingeprägte Strom wird durch den nachgeschalteten, aus den Schalttransistoren 13,14 bestehenden Kommutator 4 in einen periodischen Wechselstrom umgeformt und der Primärwicklung 5 der Transformators zugeführt. Dabei sorgt die Diode 2 dafür, daß bei geöffnetem Schalter 11 der Stromfluß durch die Drossel 3 aufrechterhalten wird. In den Sekundärwicklungen 6,7 des Transformators stellen sich die Ströme entsprechend der t;bersetzungsverhältnisse ein und werden den Lastwiderständen 19,20 bzw. den Kondensatoren 21, 22 über die Dioden 15,16 bzw. 17,18 zugeführt. Die Spannung am Lastwiderstand 19 wird als Istwert der Regelgröße dem Eingang des Reglers 12 zugeführt. Dieser beeinflußt mit seiner ausgangeseitigen Stellgröße das Einschaltverhältnis des Schalters 11 dergestalt, daß die Ausgangsspannung am Lastwiderstand 19 konstant gehalten wird.
Da in den Ausgangskreisen keine Serienimpedansen vorhanden sind, werden durch diese Regeleinrichtung alle anderen Ausgangs spannungen unabhängig von Laständerungen ebenfalls konstant gehalten. Werden zufolge einer Laständerung die Viderstände 19 oder 20 hochohmiger, so würde der in der Drossel 3 eingeprägte Strom auch bei sofortiger Abschaltung des Schalters 11 zu einer überhöhung der sekundären Spannungen führen. Es werden daher abhängig vom Istwert der Regelgröße durch den Regler 12 bei tbergehreitung eines vor gegebenen Schwellwertes die Schalteinrichtungen 13,14 geöffnet. Die Diode 10 verhindert das Auftreten von tberspannungen an den Schalteinrichtungen 13,14 und ermöglicht es, daß die Energie der Drossel 3 in die Speisequelle rückgeliefert wird.

Claims

Patentansprücbe : 1. Schaltungsanordnung für ein Stromversorgungsgerät zur Umwandlung einer Gleichspannung in mehrere, galvanisch voneinander getrennte Ausgangsspannungen, die einen kommutierenden Wechseirichter aufweist, der ausgangsseitig an die Primärwicklung eines Transformators mit mehreren Sekundärwicklungen angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Wechselrichter (4) ein eingangsseitig an die die umzuwandelnde Gleichspannung liefernde Gleichspannungsquelle angeschlossener Gleichstromsteller (1) angeordnet ist, dessen Ausgänge durch eine Freilaufdiode (2) überbrückt und über die Serienschaltung einer Drossel (3) mit den Eingängen des Wechselrichters (4) verbunden sind, und daß der Steuereingang des Gleichstromstellers (1) lediglich mit dem Ausgangskreis einer einsigen Sekundärwicklung (6) des Transformators verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Reihenschaltung der Drossel (3) und des Gleichstromstellers (1) eine den einen Pol (+) der Gleichstromquelle mit dem einen eingang des Wechselrichters (4) verbindende Blindstromdiode (10) geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromsteller (1) einen in Reihe mit der Drossel (3) liegenden steuerbaren Schalter (11), insbesondere einen Schalttransistor, aufweist, dessen Steuereingang mit dem Ausgang eines Reglers (12) verbunden ist, dessen Eingang mit dem Ausgangskreis einer Sekundärwicklung (6) des Transformators verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechßelrichter (4) in an sich bekannter Weise zwei steuerbare Schalteinrichtungen (13,14) aufweist, deren Steuereingänge mit weiteren Ausgängen des Gleichstromstellers (1), insbesondere des Reglers (12), verbunden sind.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Schalteinrichtungen (13,14) zwei Schalttransistoren vorgesehen sind, deren Kollektoren gemeinsam an die Drossel (3) angeschlossen sind und deren Emitter mit je einem Ende der eine an den einen Pol der Gleichspannungs quelle liegende Mittenansapfung aufweisenden Primärwicklung (5) des Transformators verbunden sind, wobei die Basis jedes Schalttransistors (13,14) an je einen weiteren Ausgang des Reglers (12) liegt.