DE4317533C2

DE4317533C2 - Variable transformer

Info

Publication number: DE4317533C2
Application number: DE19934317533
Authority: DE
Inventors: Rolf Mennekes; Waldemar Reifschneider; Michael Riedel
Original assignee: MICHAEL RIEDEL TRANSFORMATOREN
Current assignee: MICHAEL RIEDEL TRANSFORMATOREN
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2013-05-27
Also published as: DE4317533A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Stelltransformator mit im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im einzelnen angegebenen Merkmalen.The invention relates to a variable transformer in the preamble of claim 1 specified features.

Ein Stelltransformator dieser Art ist aus der DE 32 14 973 C2 bekannt. Bei diesem Stelltransformator sind um einen gemeinsamen Eisenkern eine Primärwicklung und mehrere magnetisch damit gekoppelte Sekundärwicklungen angeordnet. Außerdem ist mit den Sekundärwicklungen eine elektronische Steuereinheit verbunden, die zum Einstellen der Sekundärspannung dient. Die Primärseite des Stelltransformators liegt am Netz, und seine Sekundär seite besteht aus galvanisch voneinander getrennten Einzelwicklungen mit Windungszahlen im Verhältnis einer steigenden, nicht begrenzten Zahlen folge. Die in diesen Einzelwicklungen induzierten Einzelspannungen lassen sich über elektronische Schalter in der Steuerung so gleich- oder gegen sinnig zusammenschalten, daß mit der Spannung der Einzelwicklung mit der kleinsten Windungszahl als Spannungssprung Spannungen zwischen dem Span nungswert Null und dem Spannungsgrenzwert bei Hintereinanderschaltung aller Einzelwicklungen einstellbar sind. Soll der Stelltransformator eine hohe Ausgangsleistung bzw. einen großen Ausgangsstrom abgeben, müssen auch die elektronischen Schalter in der Steuereinheit auf große Leistung bzw. hohe Ströme ausgelegt werden, was den erforderlichen technischen Aufwand steigert und damit die Gestehungskosten in die Höhe treibt.A variable transformer of this type is known from DE 32 14 973 C2. This variable transformer has a common iron core Primary winding and several secondary windings magnetically coupled to it arranged. In addition, the secondary windings are electronic Control unit connected, which is used to set the secondary voltage. The primary side of the variable transformer is on the network, and its secondary side consists of galvanically isolated individual windings with Number of turns in relation to an increasing, unlimited number episode. The individual voltages induced in these individual windings leave thus the same or against each other via electronic switches in the control interconnect sensibly that with the voltage of the single winding with the smallest number of turns as voltage jump tensions between the chip voltage value zero and the voltage limit when connected in series all individual windings are adjustable. If the variable transformer is a deliver high output power or a large output current, too the electronic switches in the control unit for high performance or high currents are designed, which requires the necessary technical effort increases and thus increases the production costs.

Weiter ist aus der DE 23 47 655 A1 ein Dreiwicklungstransformator für den Betrieb einer Synchronmaschine bekannt. Dieser bekannte Transformator ist auf den Anschluß an ein Dreiphasennetz ausgelegt, dabei befinden sich die einander zugeordneten Primär- und Sekundärwicklungen jeweils auf ein und demselben Kernschenkel. Die geometrische Summe der Magnetflüsse an den verschiedenen Knotenpunkten ist jeweils Null. Eine Amplituden- und Phasen steuerung einzelner magnetischer Flüsse ist jedoch nicht vorgesehen und auch nicht möglich. DE 23 47 655 A1 also describes a three-winding transformer for known the operation of a synchronous machine. This well-known transformer is designed for connection to a three-phase network the mutually assigned primary and secondary windings each on and the same core leg. The geometric sum of the magnetic fluxes on the different nodes is zero. An amplitude and phase control of individual magnetic fluxes is not provided and also not possible.

Schließlich ist aus der DE 34 22 961 C2 eine verstellbare Transforma toranordnung bekannt, die mindestens eine Sekundärwicklung und eine Mehr zahl von einzelne Stufen bildenden Primärwicklungen aufweist. Diese Pri märwicklungen lassen sich über in Reihe mit ihnen liegende und mittels einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbare elektronische Schalter zu- und abschalten und sind auf getrennten Kernen angeordnet, die jedoch stets auch die zugeordnete Sekundärwicklung tragen. Sämtliche Primärwicklungen sind bei dieser bekannten Transformatoranordnung mit dem Netz verbunden, und es gibt daher keine galvanische Trennung zwischen der Steuerseite mit den Primärwicklungen einerseits und dem Netz andererseits. Außerdem bedarf es einer Anpassung der elektronischen Schalter an die Eingangsseite und damit in den meisten Fällen an das Netz. Auch gestaltet sich die Fertigung sehr aufwendig, da entweder mehrere Transformatoren oder eine auf die ver schiedenen Kerne verteilte Sekundärwicklung erforderlich sind.Finally, from DE 34 22 961 C2 is an adjustable transform gate arrangement known, the at least one secondary winding and a more number of primary windings forming individual stages. This pri March windings can be arranged in series with them and by means of controllable electronic switches to and from an electronic control unit switch off and are arranged on separate cores, but always also carry the assigned secondary winding. All primary windings are connected to the network in this known transformer arrangement, and there is therefore no electrical isolation between the control side with the primary windings on the one hand and the network on the other. Also needs it an adaptation of the electronic switches to the input side and so in most cases to the network. The production is also designed very complex, since either several transformers or one on the ver different cores distributed secondary winding are required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stelltransformator der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der die galvanische Trennung von Netz, Ausgangsseite und Steuerseite gewährleisten kann, eine Anpassung von Steuerspannungen und Steuerströmen an vorhandene Schalter ermöglicht und sich kostengünstig herstellen läßt.The invention has for its object a variable transformer to create the kind of galvanic isolation of Network, output side and control side can ensure an adjustment of Control voltages and control currents to existing switches enabled and can be produced inexpensively.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Stelltransformator, wie er im Patentanspruch 1 angegeben ist; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by a Variable transformer, as specified in claim 1; beneficial Refinements and developments of the invention result from the Subclaims.

Die Grundidee für den Aufbau eines Stelltransformators gemäß der Erfindung liegt in der Aufbringung der Wicklungen der Primärseite einer seits und der Wicklungen der Sekundärseite andererseits auf getrennte Kernschenkel und in der Weitergabe einer zur Verstellung der Ausgangsspan nung primärseitig eingeleiteten Spannungsänderung an die Sekundärseite allein durch magnetische Kopplung.The basic idea for the construction of a variable transformer according to Invention lies in the application of the windings of the primary side on the one hand and the windings of the secondary on the other hand on separate Core leg and in passing one to adjust the output chip voltage initiated on the primary side to the secondary side solely through magnetic coupling.

Ein Stelltransformator gemäß der Erfindung zeichnet sich durch zu verlässige Trennung von Netzseite, Ausgangsseite und Steuerseite und durch nur geringen Schaltungsaufwand aus. A variable transformer according to the invention is characterized by reliable separation of network side, output side and control side and through only a small amount of circuitry.

In seiner einfachsten Ausführung ist ein Stelltransformator gemäß der Erfindung ein Mehrschenkeltransformator, bei dem der magnetische Fluß in einem Kernschenkel für die Sekundärseite durch die geometrische Summe der magnetischen Flüsse in allen Kernschenkeln für die Primärwicklungen gebildet wird. Dabei liegt an einer der Primärwicklungen die Netzspannung, und die Eingangsspannungen für weitere Primärwicklungen werden mittels der Steuereinheit erhalten, die ihre Amplitude und/oder Phase bestimmt.In its simplest version, a variable transformer is in accordance with the invention, a multi-leg transformer, in which the magnetic flux in a core leg for the secondary side by the geometric sum of the magnetic fluxes in all core legs for the primary windings is formed. The mains voltage is on one of the primary windings, and the input voltages for further primary windings are determined using the Get control unit that determines its amplitude and / or phase.

In Ausgestaltung der Erfindung kann die Eingangsspannung für die weiteren Primärwicklungen unter Einschaltung zusätzlicher und mit der ersten Primärwicklung magnetisch gekoppelter Steuerwicklungen gewonnen werden.In an embodiment of the invention, the input voltage for the other primary windings with the involvement of additional and with the won the first primary winding of magnetically coupled control windings will.

Bevorzugt bestehen die verschiedenen Wicklungen und insbesondere die Primärwicklungen jeweils aus mehreren Elementarwicklungen. In diesem Falle ist bei Gewinnung der Eingangsspannungen über Steuerwicklungen für jedes Paar einander zugeordneter Elementarwicklungen eine eigene Steuer wicklungen vorzusehen.The different windings preferably exist and in particular the primary windings each consist of several elementary windings. In this Trap is when gaining the input voltages via control windings for each pair of elementary windings assigned to each other has its own tax to provide windings.

Durch einen Verzicht auf entweder die Amplitudensteuerung oder die Phasensteuerung für die an den Primärwicklungen anliegenden Spannungen läßt sich die Gesamtkonstruktion stark vereinfachen.By foregoing either amplitude control or Phase control for the voltages applied to the primary windings the overall construction can be greatly simplified.

Eine stufenweise Amplitudensteuerung der an die Primärwicklungen angelegten Spannungen führt zu einer Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades des Transformators.A gradual amplitude control of the primary windings applied voltages leads to an increase in the overall efficiency of the Transformer.

Dazu kann jeder der weiteren Primärwicklungen eine Phasenwender stufe aus vier Schaltern zugeordnet werden, die eine Brücke bilden, deren eine Diagonale mit der entsprechenden Primärwicklung verbunden ist, wäh rend ihre andere Diagonale mit den Steuerwicklungen über eine Gruppe von Schaltern mit zwei Schaltern je Elementarwicklung und eine der weiteren Primärwicklungen verbunden ist. Dabei sind jeder Steuerwicklung zwei Schalter zugeordnet, und der erste Pol des ersten Schalters ist mit dem ersten Wicklungsanschluß, der zweite Wicklungsanschluß mit dem ersten Pol des zweiten Schalters, dessen zweiter Pol mit dem zweiten Pol des ersten Schalters, die zweiten Pole der Schalter der ersten Wicklung mit dem ersten Punkt der zweiten Diagonale der Phasenwenderstufe, die zweiten Pole der Schalter jeder Wicklung mit dem zweiten Anschluß der jeweils vorher gehenden Wicklung und der zweite Anschluß der letzten Wicklung mit dem zweiten Punkt der zweiten Diagonale der Phasenwenderstufe verbunden.For this purpose, each of the other primary windings can have a phase inverter level can be assigned from four switches that form a bridge, the a diagonal is connected to the corresponding primary winding rend their other diagonal with the control windings over a group of Switches with two switches per elementary winding and one of the others Primary windings is connected. Each tax winding is two Assigned switch, and the first pole of the first switch is connected to the first winding connection, the second winding connection with the first pole of the second switch, the second pole of which is connected to the second pole of the first Switch, the second pole of the switch of the first winding with the first point of the second diagonal of the phase reversal stage, the second pole the switch of each winding with the second connection of the one before outgoing winding and the second connection of the last winding with the second point of the second diagonal of the phase reversal stage connected.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der als Beispiel ein Dreischenkeltransfor mator veranschaulicht ist; dabei zeigen in der Zeichnung im einzelnen:For further explanation of the invention, reference is now made to the Drawing referred to, in the example a three-leg transfor mator is illustrated; the drawings show in detail:

Fig. 1 eine erste schaltungsgemäße Ausgestaltung für die Erfindung, Fig. 1 shows a first circuit design for the invention,

Fig. 2 eine zweite schaltungsgemäße Ausgestaltung der Erfindung, Fig. 2 shows a second circuit design of the invention,

Fig. 3 eine dritte schaltungsgemäße Ausgestaltung der Erfindung und Fig. 3 shows a third circuit embodiment of the invention and

Fig. 4 Möglichkeiten für eine Ansteuerung der Steuerwicklungen mittels Wechslern. Fig. 4 possibilities for controlling the control windings by means of changers.

In Fig. 1 ist ein Stelltransformator dargestellt, der als Dreischen keltransformator mit drei über Joch magnetisch miteinander verbundene Schenkeln S1, S2 und S3 ausgebildet ist. Der magnetische Fluß im zweiten Schenkel S2, dem Mittelschenkel, ergibt sich als geometrische Summe aus den magneti schen Flüssen in den beiden Randschenkeln, dem ersten Schenkel S1 und dem dritten Schenkel S3. Es handelt sich also um eine magnetische Addition.In Fig. 1, a variable transformer is shown, which is designed as a three-phase transformer with three legs S1, S2 and S3 magnetically interconnected via yoke. The magnetic flux in the second leg S2, the middle leg, is the geometric sum of the magnetic fluxes in the two peripheral legs, the first leg S1 and the third leg S3. So it is a magnetic addition.

Die Zuführung der Netzspannung erfolgt über eine Amplituden- und Pha senansteuerungseinheit, die Teil einer Steuereinheit St ist, an eine erste Primärwicklung, die aus mehreren Elementarwicklungen N1-1 bis N1-k besteht und auf den ersten Schenkel S1 aufgebracht ist. An eine zweite Primärwick lung N3 auf dem dritten Schenkel S3 werden durch die Amplituden- und Phasen ansteuerungseinheit die Spannungen einer Gruppe von zusätzlichen Steuerwick lungen N1.1 bis N1.n angelegt, die ebenfalls auf den ersten Schenkel S1 auf gebracht sind und damit magnetisch mit den Elementarwicklungen N1-1 bis N1-k der ersten Primärwicklung gekoppelt sind. The mains voltage is supplied via an amplitude and pha senansteuerungseinheit, which is part of a control unit St, to a first Primary winding consisting of several elementary windings N1-1 to N1-k and is applied to the first leg S1. To a second primary wick tion N3 on the third leg S3 are characterized by the amplitude and phase control unit the voltages of a group of additional control winding lungs N1.1 to N1.n created, which also on the first leg S1 are brought and thus magnetic with the elementary windings N1-1 to N1-k the first primary winding are coupled.

Durch Verändern von Amplitude und/oder Phase der an den verschiedenen Primärwicklungen anliegenden Spannungen lassen sich die Spannungen in auf den zweiten Schenkel S2 aufgebrachten Sekundärwicklungen N2.1 bis N2.m steuern. Sind z. B. die Amplituden der Spannungen in den Primärwicklungen N1-1 bis N1-k und N3 gleich groß, aber relativ zueinander um 180° phasen verschoben, so wird die Ausgangsspannung an den Sekundärwicklungen N2.1 bis N2.m gleich Null. Sind die Spannungen in den Primärwicklungen gleich und nicht gegeneinander phasenverschoben, so nimmt die Ausgangsspannung ihren maximalen Wert an. Die Sekundärwicklungen N2.1 bis N2.m werden nach Bedarf entweder in Reihe oder parallel zueinander geschaltet. Diese Umschaltungen erfolgen entweder im stromlosen Zustand oder während des Betriebs. Dabei ist es möglich, die Leistungsverluste im Transformator zu optimieren.By changing the amplitude and / or phase of the different Voltages applied to primary windings allow the voltages in on the second leg S2 applied secondary windings N2.1 to N2.m. Taxes. Are z. B. the amplitudes of the voltages in the primary windings N1-1 to N1-k and N3 are the same size, but phase 180 ° relative to each other shifted, the output voltage on the secondary windings N2.1 to N2.m is zero. Are the voltages in the primary windings equal and not out of phase with each other, the output voltage takes its maximum value. The secondary windings N2.1 to N2.m are made as needed either connected in series or in parallel. These switches take place either in the de-energized state or during operation. It is it is possible to optimize the power losses in the transformer.

Bei einer anderen Ausführungsform werden die an die Primärwicklungen angelegten Spannungen nur in ihrer Phase gesteuert. Das hat keine Auswirkung auf den Steuerbereich, vereinfacht aber die Konstruktion. Für einfache Anwendungs fälle reichen zwei Primärwicklungen.In another embodiment, the primary windings applied voltages controlled only in their phase. That has no effect on the Control area, but simplifies construction. For easy application two primary windings are sufficient.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Stelltransformator wieder als Dreischenkeltransformator mit zwei Rand schenkeln S1 und S3 und einem Mittelschenkel S2 ausgebildet ist. Die mit U1 bezeichnete Eingangsspannung liegt an einer Primärwicklung N1 auf dem ersten Schenkel S1 und erzeugt darin einen magnetischen Fluß Φ1. Dieser magneti sche Fluß induziert in zusätzlichen Wicklungen N1.1 bis N1.n auf dem Rand schenkel S1 Spannungen, die eine Zahlenreihe bilden. An die Primärwicklung N3 auf dem dritten Schenkel S3 wird eine Spannung angelegt, deren Amplitude einerseits durch das Windungsverhältnis der zusätzlichen Wicklungen N1.1 bis N1.n und der Primärwicklung N1 auf dem ersten Schenkel S1 und andererseits durch die Anzahl der geschlossenen Schalter S1.1 bis Sn.2 bestimmt wird und deren Phase sich aus dem Zustand der Schalter S0.1 bis S0.4 ergibt. Sind die Schalter S0.2 und S0.3 geschlossen und die Schalter S0.1 und S0.4 geöffnet, ist die Spannung an der Wicklung N3 in Phase mit der Spannung U1. Sind die Schalter S0.2 und S0.3 geöffnet und die Schalter S0.2 und S0.4 geschlossen, ist die Spannung an der Wicklung N3 in Gegenphase (Phasenverschiebung 180°) zur Spannung U1. Die Spannung in der Wicklung N3 erzeugt auch einen magneti schen Fluß Φ3. Deshalb ist der magnetische Fluß Φ2 im Mittelschenkel S2 gleich der algebraischen Summe der magnetischen Flüsse in den Randschenkeln S1 und S3. Der magnetische Fluß Φ2 im Mittelschenkel S2 induziert in der Ausgangswicklung, der Sekundärwicklung N2 auf dem Mittelschenkel S2, eine Spannung U2, deren Wert also durch die algebraische Summe der magnetischen Flüsse Φ1 und Φ3 bestimmt wird. Durch das Schalten der Schalter S1.1 bis Sn.2 und der Schalter S0.1 bis S0.4 läßt sich die Ausgangsspannung U2 des Transformators stufenweise steuern. Sind die Schalter S0.2 und S0.3 ge schlossen und die Schalter S0.1 und S0.4 geöffnet, dann wird die Ausgangs spannung U2 durch das Schalten der Schalter S1.1 bis Sn.2 vom minimalen Wert (Schalter S1.1 bis Sn.1 geschlossen, Schalter S1.2 bis Sn.2 geöffnet) bis zu einer Spannung, die nur durch das Windungsverhältnis N2/N1 bestimmt wird (Schalter S1.1 bis Sn.1 geöffnet, Schalter 1.2 bis Sn.2 geschlossen), ge steuert. Sind die Schalter S0.2 und S0.3 geöffnet und die Schalter S0.1 und 50.4 geschlossen, dann wird die Ausgangsspannung U2 durch das Schalten der Schalter S1.1 bis Sn.1 von der Spannung, die durch das Windungsverhältnis N2/N1 bestimmt wird (Schalter S1.1 bis Sn.1 geöffnet, Schalter S1.2 bis Sn.2 geschlossen), bis zu dem maximalen Wert (Schalter S1.1 bis Sn.1 geschlossen, Schalter S1.2 bis Sn.2 geöffnet) gesteuert. Das Schalten der Schalter ge schieht durch eine Steuereinheit, die in Fig. 2 nicht eigens dargestellt ist. Ist ein Schalter Si.1 geschlossen, dann muß der entsprechende Schalter Si.2 geöffnet sein und umgekehrt. Das Schalten der Schalter muß nicht unbe dingt im Nulldurchgang des Stromes in der Wicklung N3 erfolgen; jedoch ist dies zur Verkleinerung der Schaltverluste bevorzugt.In Fig. 2, another embodiment is shown in which the variable transformer is again formed as a three-leg transformer with two edge legs S1 and S3 and a central leg S2. The input voltage denoted by U1 is connected to a primary winding N1 on the first leg S1 and generates a magnetic flux Φ1 therein. This magnetic flux induces in additional windings N1.1 to N1.n on the edge limb S1 voltages that form a series of numbers. A voltage is applied to the primary winding N3 on the third leg S3, the amplitude of which is determined on the one hand by the turns ratio of the additional windings N1.1 to N1.n and the primary winding N1 on the first leg S1 and on the other hand by the number of closed switches S1.1 to Sn.2 is determined and the phase of which results from the state of the switches S0.1 to S0.4. If switches S0.2 and S0.3 are closed and switches S0.1 and S0.4 open, the voltage on winding N3 is in phase with voltage U1. If switches S0.2 and S0.3 are open and switches S0.2 and S0.4 are closed, the voltage on winding N3 is in phase opposition (phase shift 180 °) to voltage U1. The voltage in winding N3 also creates a magnetic flux Φ3. Therefore, the magnetic flux Φ2 in the central leg S2 is equal to the algebraic sum of the magnetic fluxes in the peripheral legs S1 and S3. The magnetic flux Φ2 in the middle leg S2 induces a voltage U2 in the output winding, the secondary winding N2 on the middle leg S2, the value of which is therefore determined by the algebraic sum of the magnetic fluxes Φ1 and Φ3. By switching switches S1.1 to Sn.2 and switches S0.1 to S0.4, the output voltage U2 of the transformer can be controlled in stages. If the switches S0.2 and S0.3 are closed and the switches S0.1 and S0.4 open, then the output voltage U2 is reduced from the minimum value by switching the switches S1.1 to Sn.2 (switch S1.1 closed to Sn.1, switches S1.2 to Sn.2 open) up to a voltage that is only determined by the turns ratio N2 / N1 (switches S1.1 to Sn.1 open, switches 1.2 to Sn.2 closed) , ge controlled. If the switches S0.2 and S0.3 are open and the switches S0.1 and 50.4 are closed, then the output voltage U2 is switched by the switches S1.1 to Sn.1 from the voltage determined by the turns ratio N2 / N1 is controlled (switches S1.1 to Sn.1 open, switches S1.2 to Sn.2 closed), up to the maximum value (switches S1.1 to Sn.1 closed, switches S1.2 to Sn.2 open) . The switching of the switches is done by a control unit, which is not specifically shown in FIG. 2. If a switch Si.1 is closed, the corresponding switch Si.2 must be open and vice versa. The switching of the switches does not necessarily have to take place in the zero crossing of the current in the winding N3; however, this is preferred to reduce switching losses.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Stelltransformator wiederum als Dreischenkeltransformator mit drei Schenkeln S1 bis S3 ausgebildet ist. Jedoch hat bei diesem Beispiel jede der einzelnen Steuerwicklungen N1.1 bis N1.n ihre eigene Phasenwenderstufe. Da bei kann die Spannung an jeder einzelnen Steuerwicklung bei der Bildung der Spannung in der Wicklung N3 auf dem dritten Schenkel S3 entweder mit dem Vorzeichen "+" (Schalter Si.1 und Si.4 geschlossen und Schalter Si.2 und Si.3 geöffnet) oder mit dem Vorzeichen "-" (Schalter Si.1 und Si.4 geöffnet und Schalter Si.2 und Si.3 geschlossen) mitwirken oder ganz ausfallen (Schalter Si.1 und Si.3 geschlossen und Schalter S1.2 und Si.4 geöffnet). Die Ausgangsspannung U2 wird wieder durch die algebraische Summe der magne tischen Flüsse Φ1 und Φ3 in den Randschenkeln S1 und S3 bestimmt. A further exemplary embodiment is shown in FIG. 3, in which the variable transformer is again designed as a three-leg transformer with three legs S1 to S3. However, in this example, each of the individual control windings N1.1 to N1.n has its own phase reversal stage. Since the voltage at each individual control winding can form the voltage in the winding N3 on the third leg S3 either with the sign "+" (switches Si.1 and Si.4 closed and switches Si.2 and Si.3 open ) or with the sign "-" (switches Si.1 and Si.4 open and switches Si.2 and Si.3 closed) cooperate or fail completely (switches Si.1 and Si.3 closed and switches S1.2 and Si .4 open). The output voltage U2 is again determined by the algebraic sum of the magnetic fluxes Φ1 and Φ3 in the marginal limbs S1 and S3.

Die Windungszahlen der einzelnen Primärsteuerwicklungen bei den Aus führungsbeispielen nach Fig. 2 und Fig. 3 bilden eine beliebige Zahlenreihe. Bei weiteren Ausführungsbeispielen folgen diese Windungszahlen den Verhält nisfolgen 1 : 2 : 4 : 8 : 16 : 32 usw. oder 1 : 3 : 9 : 27 : 82 usw.The number of turns of the individual primary control windings in the off exemplary embodiments of FIG. 2 and FIG. 3 form any number series. In further exemplary embodiments, these numbers of turns follow the ratio sequences 1: 2: 4: 8: 16: 32 etc. or 1: 3: 9: 27: 82 etc.

Die Schalter, die in Fig. 2 und Fig. 3 nur schematisch dargestellt sind, können als mechanische Schalter, als Relais oder Schütze, als anti parallelgeschaltete Thyristoren oder Triacs oder als antiparallelgeschaltete Transistoren ausgebildet sein.3 are only schematically shown, the switches shown in FIG. 2 and FIG., May be formed as an anti-parallel connected transistors as a mechanical switch, a relay or contactor, as an anti-parallel connected thyristors, or triacs or.

Bei einer weiteren Ausführungsform unter Verwendung von mechanischen Schaltern oder Relais bzw. Schützen sind diese als Wechsler ausgebildet, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist.In a further embodiment using mechanical switches or relays or contactors, these are designed as changeover contacts, as is illustrated in FIG. 4.

Bei wieder einer anderen Ausführungsform ist jeder Schalter ein Gebilde aus einem elektromechanischen Schalter wie einem Relais oder Schütz und aus einem dazu parallelgeschalteten Halbleiterschalter (antiparallel geschaltete Thyristoren, Triacs, antiparallelgeschaltete Transistoren oder andere Halbleiterbauelemente). Statisch arbeitet dann der elektromechanische Schalter, der einen kleinen Durchlaßwiderstand hat, und dynamisch wird der Halbleiterschalter wirksam, der geringe Schaltzeiten aufweist.In yet another embodiment, each switch is on Formed from an electromechanical switch such as a relay or contactor and from a semiconductor switch connected in parallel (anti-parallel switched thyristors, triacs, antiparallel transistors or other semiconductor devices). Then the electromechanical works statically Switch that has a small forward resistance and that becomes dynamic Semiconductor switch effective, which has short switching times.

Weiter kann die Steuereinheit als Mikrokontroller bzw. als Mikropro zessor mit Peripherie ausgebildet sein. Dabei wird die Ausgangsspannung digital eingestellt, und die Schalter werden von den parallelen Ports des Mikrokontrollers gesteuert. Das Ansteuern der Schalter wird so gestaltet, daß das wirkliche Schließen bzw. Öffnen der Schalter im Stromnulldurchgang erfolgt; die Verzögerungszeiten werden softwaremäßig berücksichtigt.The control unit can also be used as a microcontroller or as a micropro processor with peripherals. The output voltage digitally set, and the switches are from the parallel ports of the Microcontroller controlled. The control of the switches is designed so that the actual closing or opening of the switches at zero current he follows; the delay times are taken into account in the software.

Bei einer bevorzugten Ausführung wird der Transformator als Regel transformator betrieben. Dabei wird die Spannung bzw. der Strom auf der Aus gangsseite gemessen und mittels eines A/D-Wandlers in eine Zahl (Digitalwert) umgewandelt. Der Mikrokontroller vergleicht ständig die Ist- und Sollwerte der Ausgangs größe und errechnet die erforderlichen Zustände der Schalter.In a preferred embodiment, the transformer is used as a rule transformer operated. The voltage or current is switched off measured on the output side and converted into a number (digital value) by means of an A / D converter. The microcontroller constantly compares the actual and target values of the output size and calculates the required states of the switches.

Claims

1st variable transformer with

a core having a plurality of legs (S1, S2, S3),
- at least one primary winding (N1, N3),
- At least one magnetically coupled secondary winding (N2) and
an electronic control unit (St) for determining winding voltages according to amplitude and / or phase,

characterized,
that a first primary winding (N1) is applied to a first core leg (S1) and is directly connected to the mains voltage,
that on at least one (S3) of the further core legs at least one further primary winding (N3) is applied, which receives its input voltage via the control unit (St) under control of the amplitude and / or phase, and
that at least one secondary winding (N2) is applied to another (S2) of the further core legs, such that the magnetic flux in this core leg (S2) is formed by the geometric sum of the magnetic fluxes in all core legs (S1, S3), which which have primary windings (N1, N3).

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the at least one further primary winding (N3) its input span voltage over at least one with the first primary winding (N1) magne table-connected control winding (N1.1 to N1.n) receives.

3. Transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one further primary winding (N3) after the Spartrans formator principle is formed.

4. Transformer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the primary windings (N1, N3) each consist of several elementary windings lungs (N1-1 to N1-k) exist.

5. Transformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the voltage applied to the other primary windings (N3) only is controlled in its phase.

6. Transformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the voltage across the other primary windings (N3) in their amplitude is controlled and their phase shift versus the mains voltage is 0 or 180 °.

7. Transformer according to claim 6, characterized in that a stepwise amplitude control is provided, each another primary winding (N3) a phase change stage of four Switches (S0.1 to S0.4) are assigned, which form a bridge, one diagonal with the corresponding primary winding (N3) is connected while its other diagonal is connected to the control wick lungs (N1.1 to N1.n) via a switch group with two scarves each tern (S1.1 to Sn.1 and S1.2 to Sn.2) per control winding (N1.1 to N1.n) is connected and the first pole of the first switch (S1.1) with the first control winding connection, the second control winding Connection with the first pole of the second switch (S1.2), the second pole with the second pole of the first switch (S01) and the second pole of the switches (S1.1 and S1.2) of the first control winding (N1.1) with the first point of the second diagonal of the phase inverter stage, the second poles of the switches (Si.1 and Si.2) of the following Control windings (N1.i) with the second connection each before outgoing control winding (N1.i-1) and the second connection of the last control winding (N1.n) with the second point of the second Diagonal of the phase reversal stage are connected.

8. Transformer according to claim 6 or 7, characterized in that each partial winding of the other primary windings (N3) has its own Phase turning stage is assigned.

9. Transformer according to claim 7 or 8, characterized in that the number of turns of the control windings (N1.1 to N1.n) agree other in a ratio of 1: 2: 4: 8: 16:32, etc.

10. Transformer according to claim 7 or 8, characterized in that the number of turns of the control windings (N1.1 to N1.n) agree other in a ratio of 1: 3: 9: 27: 81 etc.