SE445282B - Omformare - Google Patents

Description

7909505-0 10 15 20 25 30 35 V --...._.,__...._.---__._____ » 2 tad utspänning e3 erhållas, såsom visat i fig 2(c). Under ett intervall mellan t=O och t=tl laddas kondensatorn Cl enligt fig 2(c) av utsignalen från helvågslikriktaren 2, så att den glättade utspänningen e3 ökar med den pulse- rande spänningen e2. Eftersom ledspänningsfallet för fyra dioder dl, d2, d3 och d4, vilka bildar helvågslik- riktaren 2, är endast ungefär 0,7 V, förbises det emel- lertid. ' Efter en tidpunkt t=tl, då inspänningen minskar un- der den över kondensatorn Cl,-såsom visat med streckade 'linjer, blir dioderna dl-d4 i hålvågslikriktaren 2 ole- dande. Den i kondensatorn Cl lagrade elektriska ladd- ningen urladdas följaktligen via resistorn Rl och lasten R, så att spänningen e3 avtar med en tidkonstant Cl(Rl+R).

Vid en tidpunkt t=t2 göres dioderna dl-d4 ledande av spän- ningen e2, som ökar i motsvarighet till den nästa halv- perioden av källspänningen el, varigenom spänningen e3 åter ökar i överensstämmelse med spänningens e2 vågform.

Eftersom kraftsystemet blir felbehäftat vid tidpunkten t=t0 och toppspänningen för den nästa halvperioden mins- kar från Em till En, fortsätter emellertid kondensatorns Cl spänning e3, vilken har minskat genom urladdningen efter t=t3, att minska som följd av urladdningen fram tiIl_en tidpunkt t=t4, då spänningen e2 blir större än spänningen e3. Efter tidpunkten t=t4 laddas kondensatorn Cl åter av spänningen e2.

Om det nu antages att utspänningens e3 värde vid tid- punkten t=t4 är lika med spänningsminskningsdetekterings- nivån Ld, så är intervallet (t4-t0) mellan uppträdandet av felet i kraftsystemet vid t=0 och detekteringstidpunk- ten t4 fördröjningstiden för feldetektering. I detta exempel är denna fördröjningstid lika med en halvperiod av källspänningen el. I Ehuru utspänningen e3 i viss utsträckning är glättad innehåller den fortfarande en väsentlig mängd av pulse- ringskomponenten. För ytterligare glättning är det nöd- vändigt att öka värdena på resistorn Rl och kondensatorn Cl. Allteftersom tidkonstanten Cl(Rl+R) för glättnings~ . _...__............._.__._.-__.-_..__v -V I 10 20 25 30 7909305-0 3 kretsen 3 och lasten R ökas kan med andra ord en jämnare likströmsutspänning, vilken innehåller en mindre mängd av pulseringskomponenten, erhållas, såsom visat i fig 2(d).

Detta ökar emellertid intervallet för detektering av den variation i källspänningen el som utgör uppträdandet av felet. I den i fig 2(d) visade vågformen för utspänning- en e3' är intervallet (t5-t0) mellan tidpunkten t=t0, vid vilken felet har inträffat, och tidpunkten, vid vil- ken spänningen e3' har minskat till spänningsminsknings- detekteringsnivån Ld, mer än 1,5 perioder av källspän- ningen el. Om källans frekvens är 50 Hz, så detekteras således felet med en fördröjning på ungefär 35 ms.

En tendens på senare tid är att skydda och styra kraft- system via en digital, elektronisk dator. För upprätthål- lande av kraftsystemens stabilitet är det nödvändigt att insamla och behandla kraftsystemens data i reelltid. Om i detta fall datainsamlingssektionens gensvarshastighet är låg, förbrukas mycken tid på att behandla data och det är ej möjligt att upprätthålla kraftsystemens stabi- litet. Den tidigare teknikens omformare är därför ej läm- pad för den ovan beskrivna datainsamlingssektionen.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är följakt- ligen att åstadkomma en omformare, vilken har enkel kon- struktion och kan eliminera den ovan nämnda tidigare tek- nikens nackdelar och ge en likströmsutspänning, vilken snabbt reagerar för variationen i växelströmsinspänningen. 3. Sammanfattning av uppfinningen.

Uppfinningen åstadkommer en omformare, som innefattar första organ, som är anordnade att mottaga en enda växel- strömsinsignalsstorhet för likriktning och glättning samt är kopplade för alstring av två pulseringsutsignaler, vilka är i fas men har olika storlek och vilka pulseringsut- signaler har ett sådant förhållande, att den ena pulse- ringsutsignalens mínimivärde är i huvudsak lika med den andra pulscringsutsignalens maxímivärde, en elektrisk laddningsanordning, som är kopplad att laddas av den andra pulseringsutsignalen, samt andra organ, vilka bringar laddningsanordningens utsignal att reduceras mot nämnda en pulseringsutsignal, då laddningsanordningens utsignal 7909305-0 10 15 20 25 30 35 .. -_....».---» I 4 är större än nämnda ena pulseringsutsignal. 4. Kort beskrivning av ritningarna.

Fig I är ett kretsschema och visar ett exempel på den tidigare teknikens omformare. Fig 2 visar signalvågformer, användbara för förklaring av arbetssättet för den i fig l visade kretsen. Fig 3 är ett kretsschema och visar ett exempel på omformaren enligt uppfinningen. Fig 4, 5 och 6 visar signalvågformer, som är användbara för att för- klara arbetssättet för den i fig 3 visade kretsen. Fig 7 är ett kretsschema och visar en modifiering av den i fig 3 visade kretsen, varvid en nivâdetekteringskrets är kopp- lad till den kretsens utgångssida. Fig 8, 10, ll, l2, 13, H15, 17 och 18 är kretsscheman, som visar andra modifie- rade utföringsformer av omformaren enligt föreliggande uppfinning. Fig 9, 14 och 16 visar signalvågformer, som är användbara för förklaring av arbetssätten för de i fig 8, 13 resp 15 visade omformarna. Fig 19 är ett block- schema, som visar användningen av omformaren enligt före- liggande uppfinning vid detekteringen av tillståndet i ett kraftsystem. 5. Bästa realisering av uppfinningen.

Utföringsformer av uppfinningen skall nu beskrivas i detalj under hänvisning till de åtföljande ritningarna.

I fig 3 är båda anslutningarna från en växelströms- källa ll, som lämnar en växelutspänning ell, kopplade till växelströmsingângsanslutningarna till en helvågs- likriktare l2 av diodbryggtyp, vilken utgöres av dioder dl, d2, d3 och d4. Som växelströmskällan ll kan en ström- transformator eller spänningstransformator användas, vil- ken är kopplad till ett kraftsystem för alstring av växelspänningen ell med ett värde, vilket motsvarar kraftsystemets tillstånd.

Av helvågslikriktarens 12 likströmsutgångsanslutningar är den positiva anslutningen TP via en strömbegränsnings- resistor RL kopplad till den ena änden av en kondensator Cll, den ena änden av en resistor Rll och till katodelek- troden av en diod Dll, medan den negativa anslutningen TN är kopplad till kondensatorns Cll andra ände och till den ena änden av en resistor Rl2 och den ena änden av en 10 15 20 25 30 35 7909305-0 5 kondensator C12. Resistorerna Rll och Rl2 är kopplade i serie över anslutningarna TP och TN. På samma sätt är dio- den Dll och kondensatorn C12 kopplade i serie över anslut- ningarna TP och TN. En diods D12 anodelektrod är kopplad till förbindningspunkten TC mellan resistorerna Rll och Rl2, medan diodens D12 katodelektrod är kopplad till en förbindningspunkt TO mellan dioden Dll och kondensatorn C12. En last R är kopplad över kondensatorns C12 anslut- ningar.

~Arbetssättet för den i fig 3 visade utföringsformen skall nu beskrivas under hänvisning till fig 4, 5 och 6.

Fig 4(a) visar vågformen för växelströmskällans utspän- ning ell, varvid Em är toppvärdet under stationärt till- stånd, En är toppvärdet efter en variation i utspänningen ell som följd av ett fel i kraftsystemet, vilket fel in- träffade vid en tidpunkt t=t0. Växelutspänningen ell lik- riktas av helvågslikriktaren 12 i det nästa steget. Den pulserande utspänningen i helvâgslikriktarens 12 utsig- nal har en sådan vågform som är visad med streckade lin- jer i fig 4(b). Denna pulserande spänning påtryckes via en strömbegränsningsresistor RL över kondensatorn Cll och över en spänningsdelarkrets, som består av resistorerna Rll och R12. Som följd härav glättas den pulserande spän- ningen, så att den med en heldragen linje i fig 4(b) vi- sade spänningen el2 påtryckes över kondensatorn Cll. Våg- formen för denna spänning el2 är densamma som den för in- signalen ell mellan t=0 och t=tll och kondensatorn Cll laddas under detta intervall. Under intervallet mellan t=tll och t=tl2 urladdas kondensatorn Cll via resisto- rerna Rll och R12. När kondensatorns Cll anslutnings- spänning minskar till El vid en tidpunkt t=tl2, är den lika med spänningen av den nästa halvperioden av käll- spänningen tll. Urladdningen av kondensatorn Cll upphör således och kondensatorn laddas åter. När ett fel upp- träder i kraftsystemet vid en tidpunkt t=t0, blir den efterföljande halvperiodens toppspänning En, som är mindre än toppspänningen Em under det stationära tillståndet.

Värdena för kondensatorns Cll, resistorerna Rll och Rl2 är så valda, att kondensatorns Cll anslutningsspänning 10 15 20 25 30 35 7909505-0 6 el2 blir lägre än värdet En som följd av urladdningen un- eder ett intervall mellan t=t0 och en tidpunkt, vid vilken toppvärdet En uppträder. Kondensatorns Cll anslutnings- spänning el2 skulle variera på det sätt, som är visat med den heldragna linjen i fig 4(b) efter uppträdandet av felet vid en tidpunkt t=t0.

Den så erhållna, glättade spänningen el2 delas av resistorerna Rll och Rl2, så att en delspänning el3 med en vågform, som är visad med punktstreckade linjer i fig 4(c), skulle uppträda över resistornfl Rl2. Om spännings- delningskvoten för spänningsdelarkretsen, vilken består av resistorerna Rll och Rl2, betecknas med K, så erhålles: _ Rl2 K"R11+R12 (l) Värdet på spänningen el3 vid tidpunkten t=tll är följakt- ligen visat genom KEm och det vid tidpunkten t=tl2 är visat genom KER.

Spänningsdelningskvoten K är vald att uppfylla ett samband: ' [KE m ~ Eßl < e .... (2) (Där e är en konstant med försumbart värde i förhållande till KEm.) Anslutningsspänningen el3 över spänningsdelarresis- torn Rl2 påtryckes över kondensatorn C12 via dioden D12 för hindrande av att backström urladdar kondensatorn.

Kondensatorns C12 anslutningsspänning el4 bibehåller topp- värdet KEm på resistorns Rl2 anslutningsspänning el3, såsom visat av den heldragna linjen i fig 4(c), medan in- spänningen är i det stationära tillståndet (från t=0 till t=tl). Vid beaktande av kondensatorns C12 urladdning via lasten samt läckströmmen är denna spänning el4 strängt taget en likströmsstorhet, som innehåller pulserings- komponenter. Som värdet av den genom ekvation (1) ut- tryckta spänningsdelningskvoten K är erhållet, blir följakt- ligen likströmsutsignalen el4 proportionell mot inspän- ningen ell, och det är önskvärt att ett sådant värde väl- jes att utsignalen el4 ej innehåller någon väsentlig an- del av pulseri ïskomponenten.

Ett värde K=0,43 erhölls, när resistorernas Rll och 10 15 20 30 35 7909505-0 7 R12 värden ändrades till olika värden för bestämning av ett värde på K, vilket uppfyller ovan beskrivna villkor, under observering av vågformen för anslutningsspänningen el3 över resistorn Rl2 med ett oscilloskop. Värdet på K, vid vilket pulseringen börjar uppträda, var K=0,5l. Vid denna tidpunkt var det minsta värdet KEß på resistorns Rl2 anslutningsspänning 2,57 V, det maximala värdet KEm därav var 3,05 V och den minsta anslutningsspänningen Eß för kondensatorn Cll var _ KEZ _ 2 57 _ EßT-fiï* Istället för användning av ekvation (2) på grundval av dessa aktuella värden beräknades kvoten (KEm-El)/ER 5,98 (V). enligt följande: m _ 5,98 Då värdet på e i ekvation (2) är noll, uppnås ett idealt tillstånd KEm=Eß. För praktisk användning är det emeller- tid tillräckligt då värdet på e är så inställt, att det är mindre än det genom ekvation (3) erhållna 0,08. Då skillnaden mellan KEm och EL är mindre än 8% av spän- ningens el2 toppvärde, är det närmare bestämt möjligt att erhålla en från fel fri utsignal el4, Det antages nu att ett fel inträffar i kraftsystemet vid tidpunkten t=t0 med den följden, att spänningens el2 värde blir mindre än värdet KEm för spänningen el4 vid tidpunkten t=tl. Kondensatorns C12 laddning skulle snabbt urladdas via dioden Dll och resistorerna Rll och Rl2.

Dioden D12 blir sedan oledande och urladdningen fortsät- ter till dess att absolutvärdesrelationen |el4|=|el2| upp- nås. Efter tidpunkten t=tl urladdas således kondensatorn C12 via dioden Dll och spänningen el4 avtar med samma våg- form som den för spänningen el2. Spänningen el4 fortsät- ter att bibehålla toppvärdet KEn, vilket uppträder efter felet, vid och efter tidpunkten t=tl5, varvid det första ÉEEZÉÅ - ÉLQÉIÉLÉZ = 0,03 ___, (3) toppvärdet av KEm av spänningen el3 blir lika med Éïïgàzñïï - En (toppvärde av el2) efter variationen i inspänningen ell vid tidpunkten t=t0. a79o9zn5-oi- 10 15 20 25 30 35 8 Dioden Dll ger med andra ord en sådan omkoppling, att de två likspänningarna el2 och el4, vilka innehåller pulse- ringar, jämföres samt kondensatorn C2 håller värdet av den mindre likspänningen.

Ekvation (2) kan omskrivas som KEm=Eß. Ett fall, i vilket detta samband ej är uppfyllt,skall nu betraktas.

Fig 5(a) visar således en vågform, där KEm fall skulle kondensatorns C12 anslutningsspänning el4A innehålla en pulseringskomponent, när resistorns Rl2 an- slutningsspänning el3A når toppvärdet KEm. Fig 5(b) vi- sar vågformen då KEm mycket lägre än inspänningen el2, varför det korrekta, proportionella sambandet mellan dem skulle gå förlorat och felet därmed ökas. Såvida ej sambandet mellan ekva- tion (2) är uppfyllt, skulle således pulseringskomponen- ten i utspänningen el4 öka och därmed öka felet. Som' följd härav blir det svårt att erhålla likströmsutspän- ningen el4 korrekt proportionell mot växelströmsinspän- ningen ell.

I fig 4(c) representerar intervallet mellan tl och tl5 det intervallet, i vilket kondensatorns C12 laddning snabbt urladdas via dioden Dll, varför utspänningen el4 reagerar med hög hastighet på variationen i inspänningen ell efter tidpunkten t=t0.

I syfte att hindra läckström från kondensatorn C12 är det fördelaktigt att som lasten R i fig 3 använda en välkänd spänningsföljarkrets, vilken utnyttjar en opera- tionsförstärkare med hög ingångsimpedans.

I fig 3 användes Cll=0,53 nF, Rll3Rl2=5 kohm, Cl2=O,l UF och de med dessa parametrar uppmätta spänning- arna ell, el2 och el4 är visade i fig 6. Såsom visat i fig 6 ändrar sig inspänningen vid en tidpunkt t2l från 5 V till 3 V och återgår åter till 5 V vid en tidpunkt t23. Såsom visat med en punktstreckad linje följer ut- spänningen el4 variationen i inspänningen ell vid tid- punkter t22 resp t24. Intervallet mellan t2l och t22, under vilket utspänningen el4 har varierat, uppgår till 12 ms, medan intervallet mellan t23 och t24, under vilket 10 15 20 25 , BQVM 35 7909305-0 9 utspänningen el4 har återställts, uppgår till 8 ms. I det i fig 2(d) visade exemplet enligt tidigare teknik är intervallet mellan t0 och t5 35 ms, medan enligt före- liggande uppfinning intervallet mellan t2l och t22 är 12 ms, vilket visar att utspänningen el4 varierar snabbt som gensvar på felet i kraftsystemet. 7 Fig 7 visar en modifierad utföringsform av förelig- gande uppfinning, varvid nivåvariationen i utspänningen el4 detekteras snabbt med en nivådetektor. Mot i fig 3 visade element svarande element har i fig 7 samma hänvis- ningsbeteckningar. I fig 7 är anslutningen TO på en kon- densators C12 positiva sida kopplad till den inverterande ingången (-) till en operationsförstärkare ICl via en resistor R23 och till operationsförstärkarens ICl utgångs- anslutning via en zenerdiod ZDl. Spänningsdelningsresis- torer R20 och R2l är kopplade i serie mellan en negativ ledning, som är kopplad till kondensatorns C12 anslut- ning på den negativa sidan, och en negativ källa -E, och förbindningspunkten TF mellan resistorerna R20 och R2l är via en resistor R22 kopplad till operationsförstärka- rens ICl inverterande ingång (-). Operationsförstärkarens ICl icke-inverterande ingång (+) är kopplad till en av utgångsanslutningarna via den negativa ledningen.

För att i denna modifierade krets utföra nivådetek- tering matas utspänningen el4 och en referensspänning e2l, som uppträder i förbindningspunkten TF mellan spännings- delarresistorerna R20 och R2l, till operationsförstärka- rens ICl inverterande ingång. När utspänningen el4 blir lägre än absolutvärdet |e2l| av referensspänningen vid Qnntiflpunkt tl4, uppträder en positív_utspänning-e22»påÅ~-~~~~» operationsförstärkarens ICl utgång (se åter fig 4(c)).

Det är därmed möjligt att efter önskan variera punkten för detektering av en minskad nivå hos utspänningen el4 genom variation av spänningsdelarkvoten för spänningsde- larresistorerna R20 och R2l.

Medan helvågslikriktaren 12 i den i fig 3 visade ut- föringsformen har fyra dioder dl-d4 visar fig 8 en modi- fiering, som utnyttjar en halvvâgslikriktare l3'med en- 10 15 20 25 30 35 7909305-0 10 dast en diod d. Kretskonstruktionen i övrigt är densamma som i fig 3 och samma hänvisningsbeteckningar användes. _Arbetssättet för den i fig 8 visade utföringsformen skall nu beskrivas under hänvisning till de i fig 9 visa- de vâgformerna. I fig 8 likriktas källans ll växelströms- inspänning ell av halvvågslikriktaren 13. Vågformen för kondensatorns Cll anslutningsspänning el2' är visad med en heldragen linje i fig 9(a)¿ Denna likspänning el2' som innehåller en pulseringskomponent, jämföres med en lik- strömsutspänning el3', som innehåller en pulseringskompo- nent och alstras av en spänningsdelarkrets 15, vilken är bildad av resistorer Rll och Rl2. Under ett intervall t toppvärdet av spänningen el3'. Vid tidpunkten t=tO, då inspänningen ell varierar för åstadkommande av en lägre spänning el2' än toppvärdet av utspänningen el3', skulle en utsignal med samma nivå som spänningen el2' alstras.

Den slutliga utsignalens el4' vågform reagerar således för variationen i inspänningen ell vid en tidpunkt t=t0 med en fördröjning på tl5'-t0.

Fig 10 visar ännu en modifiering av föreliggande upp- finning, varvid den i fig 3 visade dioden D12 är ersatt med en transistor TRll och en transistor Rl3. Transistorns TRll kollektorelektrod är kopplad till en källa Vcc, me- dan emitterelektroden är kopplad till den negativa led- ningen via resistorn Rl3 samt till förbindningspunkten mellan en kondensator C12 och en diod Dll. Transistorns TRll baselektrod är kopplad till förbindningspunkten mel- lan spänningsdelarresistorerna Rll och Rl2. I den i fig 3 visade utföringsformen tillföres kondensatorns C12 ladd- ningsström från förbindningspunkten TC via dioden D12, medan i den i fig.l0 visade utföringsformen laddnings- strömmen tillföres från källan Vcc via transistorn TRll.

Storleken på denna laddningsström styres av storleken av den basström som tillföres transistorns TRll baselektrod från förbindningspunkten TC. Källans Vcc spänning väljes att vara högre än toppvärdet En av inspänningen ell.

Den i fig ll visade utföringsformen skiljer sig från 10 15 20 25 30 35 79o9zo5-0 ll den i fig 3 visade genom att dioden D11 är ersatt av en transistor TRl2 i diodkoppling. Eftersom i detta fall lik- spänningen el2 påtryckes transistorns TR12 emitterelek- trod, medan utspänningen el4 påtryckes kollektorelektroden, blir transistorns TRl2 kollektor-emitterbana ledande, när spänningen el2 på emittersidan blir lägre än spänningen el4 på kollektorsidan som följd av variationen i inspän- ningen ell, så att anslutningsspänningen över kondensa- torn C12, dvs den slutliga utsignalen, hålles på en lik- spänning med låg nivå. När transistorn TRl2 är en kisel- transistor, är dess inre spänningsfall ungefär 0,2 V.

Spänningsfallet i dioden D11 är å andra sidan ungefär 0,7 V. Av detta skäl kan i den i fig 3 visade utförings- formen en nivåskillnad mellan spänningarna el4 och el2 ej detekteras, såvida den ej är större än ungefär 0,7 V, - medan då transistorn TR12 användes det är möjligt att jämföra spänningarna el4 och el2 upp till en punkt, där nivåskillnaden är så liten som 0,2 V, vilket således ökar gensvarshastigheten för variationer i inspänningen.

I den i fig 12 visade utföringsformen är kondensatorn C11 och resistorerna Rll och R12 ersatta av en spännings- delarkrets, som utgöres av kondensatorer C13 och C14, vilka är parallellkopplade med en resistor Rl4, som är kopplad över helvågslikriktarens 12 likströmsutgångsan- slutningar. Konstruktionen i övrigt för den i fig 12 vi- sade kretsen är densamma som för den i fig 3 visade.

Den i fig 12 visade utföringsformen arbetar på föl- jande sätt. Den pulserande spänning som alstrats av hel- vågslikriktaren 12 glättas av kondensatorerna C13, C14 och resistorn Rl4 och laddar sedan kondensatorn C12. Där- efter är arbetssättet detsamma som det för utföringsfor- men i fig 3. 7 I de ovan beskrivna utföringsformerna användes en resistans- eller kapacitansspänningsdelarkrets i syfte att erhålla två likströmsutspänningar, som är proportio- nella mot växelströmsinspänningen, medan i ännu en annan utföringsform, visad i fig 13, en transformator 18 med två sekundärlindningar användes för erhållande av två 10 15 20 25 30 35 7909305-0 12 växelspänningar ella och ellb, vilka sedan likriktas för erhållande av två likströmsutspänningar.

Närmare bestämt likriktas en av de två växelspänning- arna ella och ellb av en första helvågslikriktare l2a för laddning av en kondensator C15 via en strömbegränsnings- resistor RLl. En resistor Rl5 är parallellkopplad med kondensatorn C15. Den pulserande likströmsutsignalen från likriktaren l2a glättas av kondensatorn C15 och resistorn Rl5, så att en väsentlig andel av pulserings- .komponenten fortfarande kvarstår, såsom visas i fig 14.

Den positiva sidan av den glättade utsignalen kopplas till den positiva sidan av lasten R via en backkopplad diod D13, medan den negativa sidan är kopplad till las- tens R negativa sida. Den första likströmsutsignalen, som innehåller en pulseringskomponent, är visad genom el5 i fig 14.

Den andra växelspänningen ellb likriktas av en andra helvågslikriktare l2b och påtryckes en glättningskrets, som innefattar en kondensator C16 och en resistor Rl6, via en strömbegränsningsresistor RL2 för âstadkommande av en andra likströmsutsignal el6 över resistorn Rl6.

Resistorn Rl6 har ett högre resistansvärde än resistorn R15, så att utsignalen från glättningskretsen är i hög grad glättad, såsom visat med hänvisningsbeteckningen el6 i fig 14.

Dioden D13 utför tillkoppling-frånkoppling i beroende av den relativa storleken av de tvâ likströmsutspänning- arna el5 och el6, och dioden D16 blir ledande, när växel- inspänningens ell nivå vid en tidpunkt t=tl6 minskar till följd av ett fel. Kondensatorns Cl2 anslutningsspänning, dvs den slutliga utsignalen, varierar i överensstämmelse med utspänningens el5 nivå. Det är ej nödvändigt att ut- signalen el6 användes som den slutliga utsignalen utan ut- spänningens el6 vågform kan glättas ytterligare.

I en annan i fig 15 visad utföringsform är den i fig 3 visade helvågslikriktaren 12 ersatt av en välkänd, ut- ökad faslikriktarkrets 14, vilken består av en transforma- tor 19 med en sekundärlindning l9a med mittuttag l9T, re- -.._....~_.....:_..- ....._:...-.--.._ .,....._.__,- ___... ..._ _ ..-__ ......._._..... 10 15 20 30 35 7909505-0 13 sistorer R25 och R26, kondensatorer C25 och C26 samt två helvågslikriktare l2a och l2b. Uttaget l9T är utdraget vid sekundärlindningens l9a mittpunkt. Sekundärlindning- ens l9a ena ände är kopplad via en resistor R25 och en kondensator C25 i serie. Denna seriekrets är dessutom pa- rallellkopplad med en seriekrets, som innefattar en kon- densator C26 och en resistor R26. En av den första hel- vågslikriktarens l2a växelströmsingângar är kopplad till en anslutning till sekundärlindningen l9a, medan den and- ra växelströmsingången är kopplad till förbindningspunk- ten mellan kondensatorn C26 och resistorn R26. Likrikta- rens l2a positiva likströmsutgångsanslutning är kopplad till förbindningspunkten mellan en diods Dll katodelek- trod och en resistor Rll, medan den negativa utgångsan- slutningen är kopplad till förbindningspunkten mellan en resistor Rl2 och en kondensator C12. Den andra helvågs- likriktarens l2b ena växelströmsingångsanslutning är kopp- lad till förbindningspunkten mellan resistorn R25 och -kondensatorn C25, medan den andra växelströmsingångsan- slutningen är kopplad till sekundärlindningens l9a andra anslutning. Den andra helvågslikriktarens l2b positiva och negativa utgângsanslutningar är kopplade gemensamt med de positiva och negativa utgångsanslutningarna från den första helvågslikriktaren l2a. Konstruktionen av de återstående elementen är densamma som i fig 3.

Såsom välkänt inom tekniken och visat med en heldra-- gen linje i fig l6(a) är frekvensen för pulseringskompo- nenten i utsignalen från likriktarkretsen 14 högre än den hos en konventionell helvågslikriktare, men likströmskom- ponenten är höjd. Distorsionen av vâgformen som följd av transienta fenomen vid spänningens el7 uppbyggnad är dock försummad här. När denna likriktarutsignal el7 användes för att ladda kondensatorn C12 via spänningsdelarresisto- rer Rll och Rl2, likartade de i fig 3 visade, skulle en med den heldragna linjen i fig l6(b) visade utsignalen erhållas. Den punktstreckade linjen representerar vågfor- men för anslutningsspänningen el8 över resistorn Rl2. Un- der växelströmskällans ll stationära tillstånd bibehåller , HV- ___..-.--.-_. 7909305-0 10 15 20 25 30 35 i ...___.._._....___......_........-_._.~._.__.. 14 den slutliga utsignalen el9 nivån för anslutningsspänning- en KEm på utgången el8 över resistorn Rl2, medan den upp- rätthåller nivån KEn för spänningen el7 efter det att käl- lans ll spänning har minskat vid t0. I likhet med den i fig 3 visade utföringsformen uppträder också vid denna mo- difiering den mindre av de två pulserande likströmsutsig- nalerna el7 och el9 över kondensatorn C12 som den slutliga utsignalen.

I en annan i fig 17 visad modifiering är den i fig 3 visade dioden D11 ersatt med en strömställare 16 och en komparator 17. Tillslagningen och frånslagningen av kon- takterna i strömställarna 16 styres av utsignalen från komparatorn l7. I fig 17 är förbindningspunkten mellan diodens D12 katodelektrod och kondensatorns C12 positiva sida kopplad till en ingång till komparatorn 17, vilken exempelvis består av en operationsförstärkare. Kompara- torns 17 andra ingång är kopplad till kondensatorns C11 positiva anslutning och till diodens D12 katodelektrod via ett kontaktpar i strömställaren 16. Strömställarens 16 rörliga kontakt påverkas av komparatorns 17 utsignal.

I den i fig 17 visade utföringsformen jämföres konden- satorns C11 anknytningsspänning e24-med kondensatorns C12 anslutningsspänning e2O av komparatorn 17. När ett till- stånd e24 17 till strömställaren 16 för slutning av denna. Som följd härav urladdas kondensatorns C12 laddning snabbt via strömställaren 16 och resistorerna Rll och Rl2, så att spänningen e2O avtar till nivån för spänningen e24 och bibehålles på denna nivå. När spänningen e24 exempelvis är 0,2 V lägre än spänningen e20, kan komparatorn 17 alstra en utsignal. Likströmsutspänningen e2O kan följakt- ligen reagera snabbt för variationen i spänningen ell men en spänningsskillnad på 0,7 V, vid vilken kiseldioden Dll blir ledande, såsom har beskrivits vid utföringsformen enligt fig ll.

Fig 18 åskådliggör ännu en annan utföringsform av föreliggande uppfinning, varvid en mittuttagsförsedd trans- formator 19 användes liksom i den i fig 15 visade utförings- _ ____..._....._..__._...._.._.V.,_. i -__ 10 15 20 25 30 35 7909305-0 15 formen. Båda anslutningarna till transformatorns 19 sekun- därlindning l9a är tillsammans kopplade till en ände av en strömbegränsningsresistor RL via var sin diod D15 och D16, medan resistorns RL andra ände är kopplad till den positiva anslutningen hos en kondensator C11. Mittuttaget l9T är kopplat till kondensatorns Cll negativa anslutning.

Konstruktionen av de återstående elementen är densamma som den i fig 3.

Eftersom i fallet med denna utföringsform helvâgs- likriktaren 12, innefattande de fyra dioderna dl-d4, är ersatt med den helvågslikriktare som innefattar två dio- der dl5 och dl6, är det möjligt att uppnå en enklare konstruktion. Arbetssättet för kretsen är detsamma som det i fig 3.

Såsom ovan beskrivits bildas enligt föreliggande upp- två utsignaler, som innehåller pulseringskompo- och är proportionella mot storleken av en enda finning nenter, växelström eller växelspänning, exempelvis el2 i fig 3, el2' och el4' i fig 8, el5 och el6 i el7 och el9 i fig 15 samt e20 och e24 i fig 17, inmatad och el4 fig 13, jämföres dessa två utsignaler samt alstras en slutlig likströmsutsignal, som motsvarar den senare utsignalen i händelse av att den förra exempelvis är större än den senare. En omformare har således âstadkommits med enkel kretskonstruktion men ändå förmåga att snabbt reagera för variationen i spänningen, exempelvis i växelström- men på ingången. 6. Industriell användbarhet.

Omformaren enligt föreliggande uppfinning är särskilt lämpad att användasi_ett snabbt behandlingssystem, vilket tillföras tillståndet för strömmen eller spänningen i ett växelströmskraftsystem»för att exempelvis snabbt detekte- ra den spänningsvariation som förorsakas av ett fel. Så- som het och exempelvis visat i fig 19 härledes en elektrisk stor- i ett kraftsystem 31 via en ingångstransformator 32 modifieras sedan medelst en extra transformator 33 för uppvisande av en nivå, som är lämplig för tillförsel som insignalen ell till en omformare 34 enligt uppfinningen. ___.. . _ .___.-._......_........._-_.--.-_..___...-. 10 15 20 7909305-Q 16 En av omformaren 34 alstrad elektrisk likströmsstorlek el4 omformas till en digital storhet av en analog-digi- talomvandlare 35 och matas sedan till en behandlingsen- het 36, exempelvis en centralenhet CPU i en elektronisk dator. Behandlingsenheten 36 beräknar ständigt kraftsys- temets tillstånd för utförande av nödvändig styrning och nödvändigt skydd av kraftsystemet. I ett digitalt relä- system, i vilket ett kraftsystems elektriska växelströms- storhet samplas, omvandlas till en digital storhet och sedan beräknas digitalt för skydd eller styrning av kraft- systemet, bör samplingsfrekvensen vara tillräckligt hög för att återge den ursprungliga insignalens vâgform.

Normeringsteoremet visar att samplingsfrekvensen bör vara åtminstone två gånger insignalsfrekvensen. I ett kraft- system med frekvensen 50 Hz kan exempelvis utmärkt åter- givning uppnås med en samplingsfrekvens på 600 Hz. Efter- _som växelströmsinsignalsstorheten i ett kraftsystem er- hâlles som en analog likströmsstorhet enligt föreliggande uppfinning, är det speciellt möjligt att direkt omforma den till en digital storhet utan användning av en samp- lings-hållkrets, vilket således gör det möjligt att styra kraftsystemet med en dator under utnyttjande av billig maskinvara. _- _ ..,..__.___,.. ._ ,

Claims (15)

10 15 20 30 79o9sns-0 17 PATENTKRAV

1. l. Omformare, innefattande första organ, som är anordnade att mottaga en enda växelströmsinsignalsstor- het för likriktning och glättning samt är kopplade för alstring av två pulseringsutsignaler, vilka är i fas men har olika storlek och vilka pulseringsutsignaler har ett sådant förhållande, att den ena pulseringsut- signalens minimivärde är i huvudsak lika med den andra pulseringsutsignalens_maximivärde, en elektrisk ladd- ningsanordning, som är kopplad att laddas av den andra pulseringsutsignalen, samt andra organ, vilka bringar laddningsanordningens utsignal att reduceras mot nämnda en pulseringsutsignal, då laddningsanordningens utsignal är större än nämnda ena pulseringsutsignal.

2. Omformare enligt patentkravet l, varvid de första organen innefattar en likriktarkrets, som är anordnad att mottaga växelströmsinsignalsstorheten för likrikt~ ning, en glättningskrets för glättning av likriktarkret- sens pulseringsutsignal och en spänningsdelarkrets (15) för spänningsdelning av utsignalen från glättningskretsen, varvid en större anslutningsspänning från spännings- delarkretsen användes som nämnda ena pulseringsutsignal och en mindre anslutningsspänning från spänningsdelar- kretsen användes som den andra pulseringsutsignalen.

3. Omformare enligt patentkravet 2, varvid likriktar- kretsen innefattar en helvågslikriktare (12) med fyra dioder (dl~d4).

4. Omformare enligt patentkravet 2, varvid likriktar- kretsen innefattar en helvågslikriktare med tvâ dioder (D15, D16).

5. Omformare enligt patentkravet 2, varvid likriktar~ kretsen innefattar en helvågslikriktare med en enda diod (d).

6. Omformare enligt patentkravet 2, varvid glättnings- kretsen innefattar en kondensator (Cll), som är kopplad 10 20 30 35 7909305-0 ' 18 till likriktarkretsens utgång via en strömbegränsnings- resistor (RL), samt tvâ spänningsdelarresistorer (Rll, R12), vilka är parallellkopplade med kondensatorn (C11) och bildar spänningsdelarkretsen.

7. Omformare enligt patentkravet 2, varvid glättnings- kretsen innefattar en resistor (R14), som är kopplad till likriktarkretsens utgång via en strömbegränsningsresis- tor (RL), samt två spänningsdelarkondensatorer (C13, C14), vilka är parallellkopplade med resistorn (Rl4) och bil- idar spänningsdelarkretsen.

8. Omformare enligt patentkravet 2, varvid de första organen innefattar en transformator för alstring av två väkelströmsstorheter, som motsvarar en växelströmsinsig- nalsstorhet, på transformatorns sekundärlindning, första och andra helvågslikriktare för likriktning av de två växelströmsstorheterna samt tvâ glättningskretsar för glättning av de två helvågslikriktarnas utsignaler. _

9. Omformare enligt patentkravet 2, varvid de första organen innefattar en transformator (19), vilken har en sekundärnnaning (ma) med ett mittuttag (1911) för alst- ring av en växelströmsstorhet i överensstämmelse med växelströmsinsignalsstorheten, en flerfaslikriktarkrets (14), som är kopplad till sekundärlindningen och utgöres av resistorer (R25, R26), kondensatorer (C25, C26) och två helvågslikriktarkretsar (l2a, l2b), samt organ för att gemensamt koppla de tvâ helvågslikriktarkretsarnas (l2a, l2b) positiva och negativa utgångsanslutningar över spänningsdelarkretsens (15) anslutningar.

10. Omformare enligt patentkravet 2, varvid de andra organen innefattar en laddningskrets med ett backströms- hindrande don för laddning av kondensatorn (C12) i överens- stämmelse med en förutbestämd, delad utsignal från spän- ningsdelarkretsen (15), en urladdningskrets, som inne- fattar ett strömställarelement, kopplad mellan konden- satorns (C12) positiva anslutning och spänningsdelar- kretsens (15) positiva anslutning, samt organ för att som omformareus utsignal avge spänningen över kondensa~ torns (C12) anslutningar. . .-.._,..___ _..- 10 15 20 30 35 7909305-0 19

11. ll. Omformare enligt patentkravet 10, varvid det backströmshindrande donet är en diod (D12) och det ström- ställande eleme tet är en diod (D11), som har en anod- elektrod kopplad till kondensatorns (C12) positiva anslut- ning och en katodelektrod kopplad till spänningsdelarkret- sens (15) positiva anslutning. I

12. Omformare enligt patentkravet 10, varvid det back- strömshindrande donet är en transistor med en baselektrod, som tillföres den förutbestämda, delade utsignalen från spänningsdelarkretsen (15), med en kollektorelektrod, som är kopplad till en förutbestämd likströmskälla, och med en emitterelektrod, som är kopplad till kondensatorns (C12) positiva anslutning.

13. Omformare enligt patentkravet 10, varvid det strömställande elementet är en diodkopplad transistor, vars kollektor- och baselektroder gemensamt är kopplade till kondensatorns (C12) positiva anslutning och vars emitterelektrod är kopplad till spänningsdelarkretsens (15) positiva anslutning.

14. Omformare enligt patentkravet 10, varvid de andra organen innefattar en nivådetekteringskrets, bil- dad av en operationsförstärkare (ICl), en krets för mat- ning av kondensatorns (C12) positiva spänning och en re- ferensspänning till operationsförstärkarens inverterande ingångsanslutning samt en krets för matning av kondensa- torns (C12) rens icke-inverterande ingångsanslutning. negativa spänning till operationsförstärka~

15. Omformare enligt patentkravet 10, varvid de andra organen innefattar en strömställare (16) med fasta kontakter, vilka är kopplade till kondensatorns (C12) positiva anslutning respektive spänningsdelarkretsens (15) positiva anslutning, samt en rörlig kontakt för slutning av de första kontakterna, en komparator (17) med ingångsanslutningar, som påtryckes spänningen över kondensatorn (C12) och spänningen över spänningsdelar- kretsen (15), samt organ för att påverka strömställaren (16) som gensvar på utsignalen från komparatorn (17). .._......-__,-.-«->..-.-<~_.__., _ .