SE511049C2 - Anordning för avdrivning av gas vid en kärnkraftanKrets för att mäta utgångsspänningen för en koppliläggning ngsströmkälla - Google Patents

Description

511 10 15 20 25 30 35 H., V: . ~ . u ~ '_ 049 riktare Dl och leds till switchtransistorns TRl styr- krets ll. mätfel på grund av transformatorns Tl läckinduktans och Detta är en enkel lösning, men den orsakar spänningsfallet över likriktaren.

I en annan känd lösning, som visas i figur 2, mäts utgàngsspänningen DC direkt från kopplings- strömkällans utgång medelssugn styrkrets 21 som befin- ner sig pà kopplingsströmkällans sekundärsida. Styrsig- nalen överförs till primärsidan medelst en isolations- enhet 21. många extra komponenter.

Denna lösning kräver emellertid relativt GB-ansökningsskriften Nr 2 153 113 anger en DC/DC-omvandlare i vilken omvandlarens utgångsspänning kopplas till en isolationstransformators primärlindning med hjälp av en transistor som styrs av kopplingsfre- kvensen för omvandlarens effekttransformators sekundär- lindning. Den spänning som induceras över isolations- transformatorns sekundärlindning likriktas och åter- kopplas till omvandlarens styrelektronik. Även i denna koppling orsakar spänningsfallet över likriktardioden och switchtransistorn mätfel. Mätkretsens noggrannhet är desto sämre ju snabbare kretsen görs.

Föremálet för föreliggande uppfinning är en krets för att mäta utgångsspänningen för en kopplings- strömkälla på ett sådant sätt att de ovannämnda prob- lemen undviks och andra fördelar uppnås.

Detta åstadkoms med en spänningsmätkrets av den typ som angivits i inledningen, vilken enligt uppfin- ningen är kännetecknad av att mätkretsen ytterligare omfattar ett andra kopplingsmedel kopplat i serie med sekundärlindningennællannàtkretsensLngångsterminaler för att likrikta spänningen som induceras i transforma- torns sekundärlindning och för att koppla den likrikta- de spänningen till mätkretsens utgángsterminaler, och ett medel för synkronisering av det första och det 10 15 20 25 30 35 511 049 3 andra kopplingsmedlet med varandra, varvid det första och det andra kopplingsmedlet har resistiva spän- ning/ström-egenskaper i ledande tillstånd.

I föreliggande uppfinning uppmäts kopplings- strömkällans utgàngsspänning med hjälp av en seriekopp- ling av en mättransformator och ett kopplingsmedel med företrädesvis resistiva spänning/ström-egenskaper i ledande tillstànd. Kopplingsmedlet kopplar spänningen som skall mätas periodiskt till mättransformatorns pri- märlindning, varvid spänningen induceras i mättransfor- matorns sekundärlindning. Mättransformatorns sekundär- lindningsspänning likriktas med ett kopplingsmedel lik- nande det som används på transformatorns primärsida.

Den likriktade spänningen kopplas till mätkretsens ut- gàngsterminaler för att ledas som mätvärde till kopp- lingsströmkällans styrkrets på strömkällans primärsida.

Mätkretsen är dubbelriktad genom att kopplingsmedlet vid användning tillåter ström att flyta i båda rikt- ningarna med resistiva spänningsfall. Genom att funk- tionssättet för mätkretsen enligt uppfinningen är dub- belriktad, överför den mätinformation väsentligen snab- bare än mätkretsen enligt GB-ansökningsskriften Nr 2 153 113, emedan mätkretsens sekundärlindning under en operationscykel uppvisar en spänning lika stor som pri- märspänningen eller direkt proportionell med primär- spänningen. Kopplingsmedlen är sykroniserade med var- andra, varvid man kan utnyttja de signaler som förekom- mer i strömkällan. Felen som orsakas av komponenterna på strömkällans sekundärsida elimineras eftersom den verkliga utgàngsspänningen uppmäts. I GB-ansöknings- skriften Nr 2 153 113 och i de kända lösningarna enligt figur 1 uppmäts spänningen över transformatorns ter- minaler, men den verkliga utgàngsspänningen är lägre på grund av spänningsfallet över likriktardioden och switchtransistorn. Spänningsfallet över likriktardioden 511 049 10 15 20 25 30 35 4 är för sin del temperaturberoende och ytterligare före- kommer variationer beroende pà komponenttoleranser. Dá synkroniserade kopplingselement utan PN-övergång an- vänds i uppfinningen, elimineras felen som orsakas av PN-övergàngens temperaturberoende eftersom resistanser- na för kopplingselementen kan göras mángfaldigt mindre än impedansen för mätkretsen. Dessutom kan mätkretsen enligt uppfinningen utföras med ett mindre antal kom- ponenter än de kända mätkretsarna.

I det följande kommer uppfinningen att beskri- vas med hjälp av exempel med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka figurerna l och 2 visar ett principiellt kopp- lingsschema för två kända mät- och styrkretsar för en kopplingsströmkälla, figur 3 visar ett principiellt kopplingsschema för en mätkrets enligt uppfinningen, och figur 4 visar ett principiellt kopplingsschema för mätkretsen enligt figur 3 där den tillämpas i en kopplingsströmkälla.

Mätkretsen enligt uppfinningen kan användas i vilken som helst mättillämpning där exakt spänningsmät- ning erfordras och där mätresultatet önskas bli över- fört mellan galvaniskt isolerade apparatsektioner.

Uppfinningens grundkonstruktion visas i figur 3, vilken visar endast de komponenter som är väsentli- gast för funktionen för en mätkrets enligt uppfinning- en.

Mätkretsen enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, som visas i figur 3, omfattar en mät- transformator T2 med en primärlindning W4 och en sekun- därlindning WS. En switchkomponent TR2 med resistiva spänning/ström-egenskaper i ledande tillstànd är kopp- lad i serie med transformatorns T2 primärlindning W4.

Seriekopplingen av lindningen W4 och switchkomponenten 10 15 20 25 30 511 049 5 TR2 är kopplad mellan mätkretsens mätnings- eller ingångsterminaler A och B. En andra switchkomponent TR3 av samma typ som den på primärsidan använda switchkom- ponenten TR2 är kopplad i serie med transformatorns T2 sekundärlindning W5. Seriekopplingen av sekundärlind- ningen W5 och switchkomponenten TR3 är kopplad mellan mätkretsens utgàngsterminaler C och D. Switchkomponen- terna TR2 och TR3 kan vara vilka som helst switchkom- ponenter som leder endast i ena riktningen för att åstadkomma likriktande verkan och vilka uppvisar de önskade resistiva spänning/ström-egenskaperna i ledande tillstånd, till exempel halvledarswitchkomponenter_ I den föredragna utföringsformen av uppfinningen är TR2 och TR3 MOSFET-switchkomponenter styrda av grindelek- troderna G1 och G2.

Funktionssättet för mätkretsen enligt figur 1 är enligt följande. Mätspänningen som uppträder mellan ingàngsterminalerna A och B kopplas periodiskt till mättransformatorns T2 primärlindning W4 medelst switch- komponenten TR2 styrd av en styrsignal som påförs grindelektroden Gl för TR2. Som en följd därav induce- rar spänningen som uppträder över primärlindningen W4 en motsvarande spänning över sekundärlindningen W5. Den inducerade spänningen över sekundärlindningen W5 lik- riktas och den likriktade sekundärspänningen kopplas till mätkretsens utgàngsterminaler C och D medelst switchkomponenten TR3 styrd av en styrsignal som påförs grindelektroden G2. Switchkomponenterna TR2 och TR3 är synkroniserade med varandra så att de är i ledande res- pektive icke-ledande tillstànd väsentligen samtidigt.

Figur 4 visar tillämpningen av mätkretsen enligt figur 3 för en DC/DC-kopplingsströmkälla. Figur 4 visar endast de kretskomponenter som är väsentliga för att beskriva uppfinningen. Såsom det är uppenbart 511 10 15 20 25 30 35 049 6 för en fackman på området, kan kopplingsströmkällan omfatta även andra tilläggskomponenter.

I figur 4 omfattar kopplingsströmkällan en transformator Tl, vilken uppdelar strömkällan i en pri- märsida (ingàngssida) och en sekundärsida (utgångssi- da). en sekundärlindning W2.

Transformatorn omfattar en primärlindning Wl och På primärsidan är en switch- transistor TR1 kopplad i serie med effekttransforma- torns Tl primärlindning Wl. Transistorn TR1 kopplar med kopplingsfrekvensen fop den inkommande likspänningen över seriekopplingen till primärlindningen wl, och spänningen över nämnda lindning inducerar en motsvaran- de spänning över sekundärlindningen W2. Spänningen över sekundärlindningen W2 likriktas av en likriktardiod D2 och filtreras av en filterkondensator Cl, varvid spän- ningen över kondensatorn Cl utgör strömkällans likspän- ningsutgång DC Ingångsterminalerna A och B för mät- OUT' kretsen 41 enligt uppfinningen visad i figur 3 är kopp- lade till strömkällans utgàngsterminaler över kondensa- torn Cl. kopplade till en styrkrets 42 på strömkällans primärsi- Mätkretsens 41 utgångsterminaler C och D är da. Styrkretsen 42 åstadkommer styrsignalen för tran- sistorn TR1. Pà så sätt är det möjligt med mätkretsen enligt uppfinningen att mäta utgångsspänningen på kopp- lingsströmkällans sekundärsida och överföra mätresulta- tet galvaniskt isolerat till styrkretsen 42 pà primär- sidan. I sin enklaste form kan styrkretsen 42 utgöras av en differentiell förstärkare som jämför spänningen som genereras av mätkretsen 41 med en förbestämd refe- rensspänning (vilken motsvarar den önskade utgångsspän- ningen DC ) och genererar deras differens- eller fel- OUT spänning, och en modulatorkrets som styrs av nämnda felspänning.

För styrning och ömsesidig synkronisering av switchkomponenterna TR2 och TR3 för mätkretsen 41 10 15 20 25 30 35 511 049 7 enligt uppfinningen, kan signaler som redan förekommer i strömkällan utnyttjas. I utföringsformen enligt figur 4 åstadkommer drivkretsen 44 från spänningen över effekttransformatorns Tl sekundärlindning W2 en styr- signal för switchkomponentens TR2 grind Gl. På motsva- rande sätt åstadkommer drivkretsen 43 antingen från effekttransformatorns T1 çmimärspänning över primär- lindningen W1 eller alternativt från transistorns TR1 styrsignal en styrsignal för switchkomponentens TR3 grindelektrod G2. På detta sätt upprätthålls en gal- vanisk isolering mellan mätkretsens 41 drivkretsar 44 och styrsignaler eftersom de erhålls från olika sidor av effekttransformatorn Tl och matas till olika sidor av mättransformatorn T2. Den primära kopplingsfrekven- sen för alla styrsignaler är emellertid transistorns TRl kopplingsfrekvens, varvid switchkomponenterna TR2 och TR3 arbetar synkroniserade med varandra.

I den alternativa utföringsformen enligt figur 5 åstadkommer drivkretsen 54 en styrsignal för switch- komponentens TR2 grind G1 och drivkretsen 53 en styr- signal för switchkomponentens TR3 grindelektrod G2.

Drivkretsarna 53 och 54 är synkroniserade med varandra genom transformatorn T3, varvid drivkretsarna 53 och 54 samt de styrsignaler som de åstadkommer är galvaniskt isolerade från varandra. Transformatorn T3 är helt obe- roende av effekttransformatorn Tl och dess signaler, varför drivkretsarna 53 och 54 kan styra mätkretsen med en högre operationsfrekvens än kopplingsströmkällans operationsfrekvens, varvid kretsen kan förverkligas med komponenter av väsentligen mindre storlek.

Uppfinningen kan även tillämpas i kopplings- strömkällor utförda på något annat sätt.

Bifogade ritningar och den därtill anslutande beskrivningen är enbart avsedda att åskådliggöra före- liggande uppfinning. Mätkretsen enligt uppfinningen kan 511 049 8 till sina detaljer variera inom ramen för bifogade patentkrav.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 511 049 9 Patentkrav

1. Spänningsmätkrets, speciellt för att mäta utgàngsspänningen för en kopplingsströmkälla, omfattan- de en transformator (T2) med en puimär- och en sekundärlindning (W4, WS), ett första kopplingsmedel (TR2) kopplat i serie med transformatorns primärlindning (W4) mellan mätkret- sens ingàngsterminaler (A, B) för att periodiskt koppla mätspänningen till transformatorns primärlindning (W4), k ä n n e t e c k n a d av att mätkretsen ytterligare omfattar ett andra kopplingsmedel (TR3) kopplat i serie med sekundärlindningen (WS) mellan mätkretsens utgångs- terminaler (C, D) för att likrikta spänningen som indu- ceras i transformatorns sekundärlindning och för att koppla den likriktade spänningen till mätkretsens ut- gàngsterminaler (A, B), och ett medel (43, 44) för synkronisering av det första och det andra kopplingsmedlet med varandra, var- vid det första och det andra kopplingsmedlet (TR2, TR3) har resistiva spänning/ström-egenskaper i ledande till- stånd.

2. Mätkrets enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att det första och det andra kopp- lingsmedlet (TR2, TR3) är halvledarswitchkomponenter, företrädesvis MOSFET-switchkomponenter.

3. Mätkrets enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att medlet för synkronise- ring av det första och det andra kopplingsmedlet (TR2, TR3) styr kopplingsmedlen medelst styrsignaler som er- hålls från kopplingsströmkällan.

4. Mätkrets enligt patentkrav 3, k ä n n e - t e c k n a d av att kopplingsströmkällan omfattar en 10 15 20 25 30 511 049 10 effekttransformator (Tl) med en primär- och en sekun- därlindning (wl, W2), och att medlet för synkronisering av det första och det andra kopplingsmedlet (TR2, TR3) omfattar en första drivkrets (44) som styr det första kopplingsmedlet medelst en första styrsignal erhållen från effekttransformatorns sekundärsida, och en andra drivkrets (43) som styr det andra kopplingsmedlet medelst en andra styrsignal erhållen från effekttrans- formatorns primärsida, varvid den första och den andra styrsignalen är av samma frekvens.

5. Mätkrets enligt patentkrav 4, k ä n n e - t e c k n a d av att den första styrsignalen erhålls från effekttransformatorns sekundärlindnings (W2) spän- ning och den andra styrsignalen erhålls från primär- lindningens (W1) spänning.

6. Mätkrets enligt patentkrav 3, 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att styrsignalernas fre- kvens är operationsfrekvensen för kopplingsströmkällan.

7. Mätkrets enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att medlet för synkronise- ring av det första och det andra kopplingsmedlet (TR2, TR3) omfattar en första drivkrets (44) som styr det första kopplingsmedlet, en andra drivkrets (43) som styr det andra kopplingsmedlet, och en transformator genom vilken drivkretsarna är synkroniserade med var- andra.

8. Mätkrets enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d av att kopp- lingsströmkällan omfattar en effekttransformator (T1) med en primär- och en sekundärlindning (Wl, W2), och en till effekttransformatorns primärsida kopplad styrkrets (42, TRl) som styr primärspänningen, varvid mätkretsens utgàngsterminaler (C, D) är kopplade till nämnda styr- krets.