DE619704C

DE619704C - Einrichtung zur Umformung von Gleichstrom in solchen anderer Spannung

Info

Publication number: DE619704C
Application number: DEA66000D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Hauffe
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-05-15
Filing date: 1932-05-15
Publication date: 1935-10-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Einrichtung zur Umformung von Gleichstrom in solchen von anderer Spannung mit Hilfe von nach Art eines Speicherwechselrichters geschalteten Entladungsstrecken und Kondensatoren. Sie ermöglicht insbesondere eine Spannungsheraufsetzung ohne Verwendung eines Wechselstromtransformators. Erfindungsgemäß wird die Gleichstromenergie zunächst durch eine gesteuerte Entladungsstrecke einem als Reihenschaltung ausgebildeten Schwingungskreis zugeführt, hierauf der Kondensator mittels eines zweiten in Reihenschaltung ausgeführten Schwingungskreises und einer weiteren gesteuerten Entladungsstrecke umgeladen und die Energie über eine dritte Entladungsstrecke, die auch ungesteuert sein kann, dem zu speisenden Verbraucher bzw. einem parallel geschalteten Kondensator zugeführt. Vorzugsweise sind die Induktivitäten beider Schwingungskreise miteinander verkettet, und zwar derart, daß die induzierten Flüsse stets gleiches Vorzeichen haben. Der erste Teil der Anordnung arbeitet also nach Art eines Reihen- oder Speicherwechselrichters, dessen Kennzeichen die abwechselnde Ladung und Entladung eines sogenannten Speicherkondensators ist. Von einer solchen Anordnung unterscheidet sich die Einrichtung nach der Erfindung dadurch wesentlich, daß bei der letzteren die dem Verbraucher zuzuführende Spannung unmittelbar an den Klemmen des Speicherkondensators abgenommen wird, wie aus den folgenden Ausführungsbeispielen hervorgeht.

In Abb. ι ist das einfachste Beispiel"des Erfindungsgedankens veranschaulicht. Die dem Gleichstromnetz 1 entnommene Energie wird mittels gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken 2 und 3, zweier miteinander verketteter Induktivitäten 4 und 5 und eines Kondensators 6 dem Verbraucher 7 über ein weiteres Ventil 8 zugeführt. Zur Erzielung einer günstigen Kurvenforrn für die erzeugte Spannung können ein Parallelkondensator 9 und eine in Reihe geschaltete Induktivität 10 vorgesehen sein. Das Verhältnis der erzeugten Gleichspannung zur Primärspannung ist bei gegebener Größe des Belastungswiderstandes und der Frequenz der S teuer spannung der Entladungsstrecken 2 und 3 gegeben durch das Verhältnis der Kapazitäten 6 und 9.

Die Wirkungsweise der Anordnung soll für den Fall erläutert werden, daß die erzeugte Gleichspannung höher ist als die Primärspannung U. Wird die Entladungsstrecke 2 leitend, während die Entladungsstrecke 3 gesperrt ist, so wird .der Kondensator 6 infolge der Induktivität der Drossel 4 auf die doppelte Netzspannung aufgeladen, wenn man den Spannungsabfall der Entla-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Friedrich Hauffe in Berlin-Friedenau.

dungsstreclgetj vernachlässigt, was bei Verwendung von "Dampf- oder Gasentladungsstrecken hinreichend erfüllt ist. Nach erfolgter Aufladung wird Rohr 2 gesperrt und Rohr 3 leitend. Der Kondensator 6 wird umgeladen, die obere Belegung erhält somit Ladung nega-■ tiven Vorzeichens. Der Kondensator 9 erhält über das Ventil 8 Energie. Die Spannung an den beiden Kondensatoren ist kleiner als 2 U₁ aber größer als U, wenn die Kapazität des Kondensators 6 größer als diejenige des Kondensators 9 gewählt wird. Diese Bedingung ist stes erfüllbar. Wird die Entladungsstrecke 2 erneut leitend, während die Entladungsstrecke 3 gesperrt ist, so wird die Kondensatorspannung um U größer, wobei gleichzeitig eine Umladung des Kondensators 6 stattfindet. Die obere Belegung erhält also wieder positives Potential. Die Ladung des Kondensators^ kann über das Ventil 8 nicht zurückfließen. Die Spannung des Kondensators 9 sinkt infolge der Entladung über den Belastungswiderstand 7 langsam ab.' Nach erfolgter Aufladung des Kondensators 6 wird Rohr 2 gesperrt und Rohr 3 leitend. Kondensator 6 wird erneut umgeladen, und dier Kondensator 9 erhält einen Ladestrom, wenn die Spannung der Kondensatoren den gleichen Wert erreicht hat. In Abb. 2 ist der Einschwingvorgang in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt, und zwar ist W₁ die Spannung des Netzes 1, i_± der vom Netz gelieferte Strom, u_e die am Kondensator 6 liegende Spannung und M₉ die am Kondensator 9 liegende Spannung, d. h. die dem Verbraucher 7 zugeführte Spannung. Ferner gibt i_e den zeitlichen Verlauf des durch den Kondensator 6 fließenden Stromes an. Die Dauer des Einschwingvorganges hängt von der gewünschten Spannungsübersetzung und der Belastung ab. Der Umformungsvorgang wird jedoch sehr schnell stationär. Es wird noch bemerkt, daß die erzeugte Gleichspannung bei veränderlicher Belastung dadurch geregelt werden kann, daß die Frequenz der S teuer spannung der Entladungsstrecken 2 und 3 geändert wird. Soll die Spannung konstant gehalten werden, so muß mit zunehmender Belastung, d. h. bei Verkleinerung des Widerstandes 7, die Frequenz der Steuerspannung erhöht werden.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit gemäß der Erfindung ist in Abb. 3 der Zeichnung dargestellt. An Stelle eines Kondensators 6 sind zwei Kondensatoren 6' und 6" vorgesehen. Die Entladungsstrecken 2 und 3 werden wie beim ersten Ausführungsbeispiel gesteuert. Jedoch ist jede Entladungsstrecke bei den Kondensatoren zugeordnet, und zwar derart, daß stets der eine Kondensator, z. B. 6', geladen und der andere, d. h. 6", umgeladen wird. Man kann sich dieses Ausführungsbeispiel an zwei Anordnungen nach Abb. i, die mit einer Phasenverschiebung von i8o° gegeneinander gesteuert werden, entstanden denken. Wie die Überlegung zeigt, kann man nämlich die einzelnen Stromkreise so anordnen, daß an Stelle von vier gesteuerten Entladungsstrecken nur zwei gesteuerte Entladungsstrecken erforderlich sind. Die S teuer frequenz wird man im allgemeinen gleich der Frequenz der Schwingungskreise wählen. Dann ist der Strom I₆ im wesentlichen sinusförmig. Für den Betrieb der Umformungseinrichtung ist dies jedoch nicht wesentlich, da sowohl bei Steuerfrequenzen oberhalb und unterhalb der Resonanzfrequenz der Umformungsvorgang in der gewünschten Weise durchgeführt werden kann.

Claims

80 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Umformung von Gleichstrom in solchen anderer Spannung mit Hilfe von nach Art eines Speicher-Wechselrichters geschalteten Entladungsstrecken und Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Speicherkondensator (6) auftretende Wechselspannung über eine Entladungsstrecke (8) mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung einem Gleichstromverbraucher (7) bzw. einem zu diesem parallel geschalteten Kondensator (9) zugeführt wird.

2. Einrichtung zur Umformung von Gleichstrom in solchen von anderer Spannung mittels gesteuerter Entladungsstrecken, gekennzeichnet durch die Verwendung zweier Umformungseinrichtungen nach Anspruch 1, die mit i8o° Phasenverschiebung gegeneinander gesteuert werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei gesteuerte Entladungsstrecken (2, 3) vorgesehen sind, die mit den Kondensatoren (6', 6") und den beiden Netzen derart verbunden sind, daß stets der eine dieser Kondensatoren aus dem Primärnetz geladen und der andere umgeladen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Spannung durch Ändern der Steuerfrequenz geregelt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen