WO1987003392A1 - Installation for providing a filtered and stabilized network voltage - Google Patents

Installation for providing a filtered and stabilized network voltage Download PDF

Info

Publication number
WO1987003392A1
WO1987003392A1 PCT/CH1986/000159 CH8600159W WO8703392A1 WO 1987003392 A1 WO1987003392 A1 WO 1987003392A1 CH 8600159 W CH8600159 W CH 8600159W WO 8703392 A1 WO8703392 A1 WO 8703392A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
mains
complementary
circuit
network
Prior art date
Application number
PCT/CH1986/000159
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Reinhard Joho
Original Assignee
Reinhard Joho
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reinhard Joho filed Critical Reinhard Joho
Priority to AT86906261T priority Critical patent/ATE49308T1/en
Priority to DE8686906261T priority patent/DE3668082D1/en
Publication of WO1987003392A1 publication Critical patent/WO1987003392A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/04—Regulating voltage or current wherein the variable is ac

Definitions

  • the invention relates to a device for providing a filtered and stabilized mains voltage, the device is connected between the network and the consumer.
  • networks are understood to mean only AC networks. Facilities of this type find a wide range of applications, from flicker-free lighting to trouble-free operation of computers.
  • Devices for stabilizing the mains voltage are known, e.g. in the form of self-regulating auto transformers or magnetic voltage stabilizers.
  • self-regulating auto-transformers a transformer-generated auxiliary voltage is added or subtracted to the mains voltage, in modern systems mostly with a large number of valve-controlled transformer taps.
  • the facility has the advantage of good efficiency.
  • Their inability to regulate transient processes with time constants less than half a line voltage period has a disadvantageous effect, and they are therefore not able to block harmonics from the line without additional circuitry.
  • the device can also not regulate stronger mains voltage egg breaks.
  • Magnetic voltage stabilizers are able to regulate slow to fast mains voltage fluctuations, but outside of a mains voltage window specified by the functional principle they lose their ability to regulate, mains voltage failures can only be bridged for a very short time.
  • Load impulses on the consumer side are only regulated to a limited extent; there is also a certain risk of self-excited vibrations in interaction with network or consumer reactances.
  • the device according to the invention has the task of combining the following advantageous properties:
  • the object is achieved by the device characterized in the claim.
  • Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the starting point is the idea of a device in which the mains voltage is brought to the value of an ideal mains voltage by means of serial voltage regulation, in that a correction voltage added to the mains voltage continuously applies the difference between the ideal mains voltage and the mains voltage.
  • a transistorized push-pull complementary circuit the capacitor-based supply voltage of which is generated from the same network, the center of which is connected to the pole conductor of the network, the output of the complementary circuit is connected to the consumer-side pole conductor, and between the common control connection of the Transistors and the neutral conductor is an ideal mains voltage image, which is in phase coverage with the mains voltage.
  • This circuit arrangement fulfills points 1, 2 and 3 of the task catalog.
  • the essence of the invention is now to connect a second complementary circuit operating with a higher supply voltage in parallel with the first, which is automatically used as long as the first complementary circuit is activated.
  • the minor disturbances that occur during normal operation such as harmonics in the network, smaller load surges and mains voltage distortions, are compensated for with the first complementary circuit, which manages with a low DC voltage supply and consequently has small electrical losses.
  • Rare, large mains voltage jumps are taken over by the second complementary circuit, which works with a larger, capacitor-supported supply voltage, and because of the limited duration of their occurrence, they have only an insignificant effect on the good efficiency of the device.
  • Uncoupling the second Complementary switching during normal operation is achieved by increasing the threshold voltage in the input characteristic of the transistors with respect to the transistors of the first complementary circuit. This is realized either by transistors with different input characteristics or by shifting the characteristics with bias. In order not to impede the correction voltage swing, series diodes must be switched on in the supply voltage leads of the first complementary circuit.
  • the figure shows a circuit arrangement of the device according to the invention.
  • the connections to the network are made at connections P, N, and the loads to be protected are connected at connections P1, N1.
  • Switches 1 and 2 are initially assumed to be in the open position.
  • the connection between the mains pole P and the load pole P1 takes place in normal operation via the push-pull complementary circuit of the transverse field transistors 3 and 4.
  • the consumer current flows, depending on the polarity, via the charging capacitor 5 or 6, the anode diode 7 or 8 and the n-channel - Cross-field transistor 3 or p-channel cross-field transistor 4.
  • the charging capacitors 5, 6 are supplied via diodes 9, 10 and the autotransformer 11.
  • the grid connections of the transistors are picked up without power from an ideal mains voltage image, here generated by a damped parallel resonant circuit 12 which is tuned to the mains frequency and is inductively coupled to the mains via the adjustable resistor 13.
  • the resistor 13 is preferably set so that the voltage on the resonant circuit is equal to the fundamental component of the mains voltage.
  • the grid bias of the transistors 3, 4 can be placed in the vicinity of the threshold voltage in a known manner via the actuator 14, if necessary temperature-compensated.
  • the second push-pull complementary circuit with the transverse field transistors 15, 16, which operates with a larger operating voltage, is parallel to the first.
  • the increase in the grid threshold voltage of the transistors 15, 16 takes place via two further connections in the actuator 14, the difference in the threshold voltage of corresponding transistors 3, 15 or 4, 16 is one to a few volts, depending on the slope and temperature dependence.
  • the transistors 15, 16 respond, the potentials of the anodes of the transistors 3, 4 are entrained, but with the aid of the now blocking anode series diodes 7, 8, the charging capacitors 5, 6 are decoupled, that is to say that no reverse currents can flow from the second complementary circuit into the charging capacitors of the first Complementary circuit flow.
  • the charging capacitors 17, 18 of the second push-pull complementary circuit are fed from the autotransformer 11 via the diodes 19, 20.
  • Their charging voltage can also be selected to be greater than the amplitude of the mains voltage, so that the second complementary circuit can ensure the supply to the consumers even if the mains voltage fails completely from the stored energy of the capacitors 17, 18.
  • This operating mode requires that the network source impedance seen from the device remains small if the network voltage fails, this is true for the majority of applications because of the mostly strong meshing of the network.
  • the voltage limiting elements 21 protect the grid connections of the transistors against possible overvoltages.
  • the switches 1, 2 ensure trouble-free switching on and off of the device. They are actuated essentially by the minimum voltage monitor 22 via the delay element 23 and are in the closed position when the device is not activated.
  • the switch-on delay t don covers the charging time of the capacitors 5, 6 and 17, 18 and the settling time of the resonant circuit 12.
  • the switch-off delay t doff is responsible for the duration of the support operation of the device when the minimum mains voltage is undershot and depends essentially on the storage capacity of the capacitors 17, 18 and the damping conditions in the oscillating circuit 12.
  • the individual delay elements 24 and 25 ensure that Switch 1 always opens before switch 2 and switch 2 before switch 1 closes so that the complementary circuits never work in short-circuit mode.
  • a low-inductance capacitor 26, which is parallel to the network connections, ensures a reduction in the network impedance and the edge steepness of network voltage disturbances.
  • the generation of the ideal mains voltage in the damped parallel resonant circuit 12 results in a transient stabilization of the output voltage of the device.
  • the time constant depends on the quality of the resonant circuit and is in the range 10 msec ... 2 sec. An artificial increase in this time constant, especially in the event of a mains voltage failure, can be achieved by exciting the resonant circuit via the resistor 13 during the time of the Falling below a
  • Minimum mains voltage is automatically switched from the pole conductor P of the input to the pole conductor P1 of the output.
  • the ideal mains voltage can also be generated electronically and e.g. regardless of the current mains voltage, be kept at a constant value corresponding to the nominal value of the mains voltage.
  • the first push-pull complementary circuit with transistors 3, 4 would ensure permanent correction to a constant output voltage in this case.
  • the charging voltage of the capacitors 5, 6 of the first complementary circuit is preferably between 5 and 25% of the mains voltage amplitude. that of the capacitors 17, 18 of the second complementary circuit can be up to twice the peak value of the mains voltage.
  • the mains supply lines of the capacitors 17, 18 can be provided with current-limiting elements.
  • the device can be opened by opening the input circuit, e.g. be protected by inadvertent pulling of the mains plug of the device, in that a minimum current monitor in the mains supply line switches the device off by closing switches 1, 2 if the minimum internal current requirement of the device is fallen below.
  • a high-resistance load resistor must be switched over the input or output terminals of the device for minimal load current.
  • the circuit arrangement described can also be set to low Rem voltage level work as a mains voltage by having a transformer on the input and output sides, woven at least one preferably being designed as an insulating transformer.
  • the device according to the invention described fulfills all five points required in the introduction with a minimum of effort.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

The installation is connected between the mains and the user and comprises a circuit in which two complementary parallel circuits (3, 4; 15, 16) are mounted symmetrically in series between the poles of the mains and the poles of the user. The control terminals of the complementary circuits are subjected to reproduction of the ideal mains voltage, coinciding in phase with the mains voltage and produced by a damped parallel oscillating circuit (12) which stabilizes transients, is excited by the mains and is tuned to the mains frequency. The complementary circuits are fed from the mains with capacitor support. Small mains voltage anomalies are smoothed out by the first complementary circuit (3, 4), which for this purpose uses a small supply voltage and thus has very small losses. Large mains anomalies are eliminated by the second complementary circuit (15, 16), which is fed with a larger supply voltage, and, because of the increase in the threshold voltage of its transistors, comes into service only when the first complementary circuit is fully operated. To prevent reverse current, the supply lines of the first complementary circuit (3, 4) are provided with diodes (7, 8).

Description

Einrichtung zur Bereitstellung einer gefilterten und stabilisierten NetzspannungDevice for providing a filtered and stabilized mains voltage
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bereitstellung einer gefilterten und stabilisierten Netzspannung, die Einrichtung ist zwischen Netz und Verbraucher geschaltet. Unter Netzen werden im folgenden nur Wechselspannungsnetze verstanden. Einrichtungen dieser Art finden ein breites Anwendungsspektrum, von der flackerfreien Beleuchtung bis hin zum störungsfreien Betrieb von Computern.The invention relates to a device for providing a filtered and stabilized mains voltage, the device is connected between the network and the consumer. In the following, networks are understood to mean only AC networks. Facilities of this type find a wide range of applications, from flicker-free lighting to trouble-free operation of computers.
Einrichtungen zur Stabilisierung der Netzspannung sind bekannt, z.B. in Form von selbstregulierenden Autotransformatoren oder magnetischen Spannungskonstanthaltern. Bei selbstregulierenden Autotransformatoren wird zur Netzspannung eine transformatorisch erzeugte Hilfsspannung addiert oder subtrahiert, in modernen Anlagen meist mit einer Vielzahl von ventilgesteuerten Transformatoranzapfungen. Die Einrichtung hat den Vorteil eines guten Wirkungsgrades. Nachteilig wirkt sich ihr Unvermögen aus, transiente Vorgänge mit Zeitkonstanten kleiner als eine halbe Netzspannungsperiode auszuregulieren, sie sind daher ohne Zusatzbeschaltung auch nicht in der Lage, Oberschwingungen aus dem Netz abzublocken. Die Einrichtung kann auch keine stärkeren Netzspannungseiribrüche ausregulieren. Magnetische Spannungskonstanthalter sind in der Lage, langsame bis schnelle Netzspannungsschwankungen auszuregulieren, ausserhalb eines vom Funktionsprinzip vorgegebenen Netzspannungsfensters verlieren sie aber ihre Regulierfähigkeit, Netzspannungsausfalle können nur sehr kurzzeitig überbrückt werden. Verbraucherseitige Laststösse werden nur beschränkt ausreguliert, es besteht auch eine gewisse Gefahr von selbsterregten Schwingungen in Wechselwirkung mit Netz- oder Verbraucherreaktanzen.Devices for stabilizing the mains voltage are known, e.g. in the form of self-regulating auto transformers or magnetic voltage stabilizers. In self-regulating auto-transformers, a transformer-generated auxiliary voltage is added or subtracted to the mains voltage, in modern systems mostly with a large number of valve-controlled transformer taps. The facility has the advantage of good efficiency. Their inability to regulate transient processes with time constants less than half a line voltage period has a disadvantageous effect, and they are therefore not able to block harmonics from the line without additional circuitry. The device can also not regulate stronger mains voltage egg breaks. Magnetic voltage stabilizers are able to regulate slow to fast mains voltage fluctuations, but outside of a mains voltage window specified by the functional principle they lose their ability to regulate, mains voltage failures can only be bridged for a very short time. Load impulses on the consumer side are only regulated to a limited extent; there is also a certain risk of self-excited vibrations in interaction with network or consumer reactances.
Die erfindungsgemässe Einrichtung erhält demgegenüber die Aufgabe, folgende vorteilhafte Eigenschaften in sich zu vereinen:In contrast, the device according to the invention has the task of combining the following advantageous properties:
1. Stabilisierte Ausgangsspannung1. Stabilized output voltage
2. Abblocken von Netz- Oberschwingungen und - Störimpulsen 3. Breitbandig niederimpedante Quellenimpedanz an den Ausgangsklemmen der Einrichtung 4. Ueberbrücken von vorübergehenden Netzspannungseinbrüchen 5. Guter Wirkungsgrad der Einrichtung2. Blocking of network harmonics and interference pulses 3. Broadband, low-impedance source impedance at the output terminals of the device 4. Bridging of temporary mains voltage drops 5. Good facility efficiency
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Einrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ausgegangen wird vom Gedanken einer Einrichtung, in der die Netzsυannung durch serielle Spannungsregelung auf den Wert einer Idealnetzspannung gebracht wird, indem eine zur Netzspannung addierte Korrekturspannung kontinuierlich die Differenz zwischen Idealnetzspannung und Netzspannung aufbringt. Dies wird gemäss dem Patentanspruch mit einer transistorisierten Gegentakt- Komplementärschaltung bewerkstelligt, deren kondensatorgestützte Speisespannung aus dem selben Netz erzeugt wird, deren Speisemittelpunkt mit dem Polleiter des Netzes verbunden ist, der Ausgang der Komplementärschaltung mit dem verbraucherseitigen Polleiter verbunden ist, und zwischen dem gemeinsamen Steueranschluss der Transistoren und dem Nulleiter ein Idealnetzspannungsabbild anliegt, das in Phasendeckung zur Netzspannung liegt. Diese Schaltungsanordnung erfüllt die Punkte 1, 2 und 3 des Aufgabenkatalogs.The object is achieved by the device characterized in the claim. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims. The starting point is the idea of a device in which the mains voltage is brought to the value of an ideal mains voltage by means of serial voltage regulation, in that a correction voltage added to the mains voltage continuously applies the difference between the ideal mains voltage and the mains voltage. This is accomplished according to the claim with a transistorized push-pull complementary circuit, the capacitor-based supply voltage of which is generated from the same network, the center of which is connected to the pole conductor of the network, the output of the complementary circuit is connected to the consumer-side pole conductor, and between the common control connection of the Transistors and the neutral conductor is an ideal mains voltage image, which is in phase coverage with the mains voltage. This circuit arrangement fulfills points 1, 2 and 3 of the task catalog.
In der so erzielten Schaltungsanordnung besteht aber eine Konfliktsituation zwischen ausreichendem Korrekturspannungshub und gutem Wirkungsgrad, d.h. zwischen den Punkten 4 und 5 des Aufgabenkatalogs, da die Verluste der Einrichtung im wesentlichen aus dem Produkt von maximalem Korrekturspannungshub und Verbraucherstrom gebildet werden.In the circuit arrangement achieved in this way, however, there is a conflict between a sufficient correction voltage swing and good efficiency, i.e. between points 4 and 5 of the task catalog, since the losses of the device are essentially formed from the product of the maximum correction voltage swing and consumer current.
Der Kern der Erfindung liegt nun darin, eine zweite, mit höherer Speisespannung arbeitende Komplementärschaltung parallel zur ersten zu schalten, die automatisch im Einsatz ist, solange die erste Komplementärschaltung ausgesteuert ist. Die im Normalbetrieb anfallenden Kleinstörungen, wie Oberschwingungen im Netz, kleinere Laststösse und Netzspannungsverzerrungen werden mit der ersten Komplementärschaltung ausreguliert, die dazu mit geringer Gleichspannungsversorgung auskommt und demzufolge kleine elektrische Verluste aufweist. Seltene grosse Netzspannungssprünge werden von der zweiten, mit grösserer, kondensatorgestützten Versorgungsspannung arbeitenden Komplementärschaltung übernommen und beeinträchtigen wegen der beschränkten Dauer ihres Auftretens, den guten Wirkungsgrad der Einrichtung nur unwesentlich. Das Abkoppeln der zweiten Komplementärschaltung während Normalbetrieb wird durch ein betragsmässiges Anheben der Schwellensoannung in der Eingangskennlinie der Transistoren gegenüber den Transistoren der ersten Komplementärschaltung erreicht. Dies wird entweder durch Transistoren mit verschiedenen Eingangskennlinien oder durch Kennlinienverschiebung mit Vorspannung realisiert. Um den Korrekturspannungshub nicht zu behindern, müssen in die Speisespannungszuleitungen der ersten Komplementärschaltung Seriedioden eingeschaltet werden.The essence of the invention is now to connect a second complementary circuit operating with a higher supply voltage in parallel with the first, which is automatically used as long as the first complementary circuit is activated. The minor disturbances that occur during normal operation, such as harmonics in the network, smaller load surges and mains voltage distortions, are compensated for with the first complementary circuit, which manages with a low DC voltage supply and consequently has small electrical losses. Rare, large mains voltage jumps are taken over by the second complementary circuit, which works with a larger, capacitor-supported supply voltage, and because of the limited duration of their occurrence, they have only an insignificant effect on the good efficiency of the device. Uncoupling the second Complementary switching during normal operation is achieved by increasing the threshold voltage in the input characteristic of the transistors with respect to the transistors of the first complementary circuit. This is realized either by transistors with different input characteristics or by shifting the characteristics with bias. In order not to impede the correction voltage swing, series diodes must be switched on in the supply voltage leads of the first complementary circuit.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung und eines Aus- führungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of the description and an exemplary embodiment.
Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemässen Einrichtung. An den Anschlüssen P, N erfolgt der Anschluss an das Netz, an den Anschlüssen P1, N1 werden die zu schützenden Verbraucher angeschlossen. Die Schalter 1 und 2 werden vorerst in geöffneter Stellung angenommen. Die Verbindung zwischen Netzpolleiter P und Verbraucherpolleiter P1 erfolgt im Normalbetrieb über die Gegentakt- Komplementärschaltung der Querfeldtransistoren 3 und 4. Der Verbraucherstrom fliesst dabei, je nach Polarität, über den Ladekondensator 5 bzw. 6, die Anodenseriediode 7 bzw. 8 und den n- Kanal- Querfeldtransistor 3 bzw. p- Kanal- Querfeld- transistor 4. Die Speisung der Ladekondensatoren 5, 6 wird dabei über Dioden 9, 10 und den Autotransformator 11 bewerkstelligt. Die Ansneisung der Gitteranschlüsse der Transistoren erfolgt leistungslos von einem Idealnetzspannungsabbild, hier erzeugt durch einen gedämpften Parallelschwingkreis 12, der auf Netzfrequenz abgestimmt ist und mit seiner Induktivität über den einstellbaren Widerstand 13 transformatorisch an das Netz angekoppelt ist. Der Widerstand 13 wird bevorzugt so eingestellt, dass die soannung am Schwingkreis gleich dem Grundschwingungsanteil der Netzspannung ist. Ueber das Stellglied 14 kann zur Verkleinerung der Uebernahmeverzerrungen in bekannter Weise die Gittervorspannung der Transistoren 3, 4 in die Nähe der Schwellenspannung gelegt werden, nötigenfalls temperaturkompensiert.The figure shows a circuit arrangement of the device according to the invention. The connections to the network are made at connections P, N, and the loads to be protected are connected at connections P1, N1. Switches 1 and 2 are initially assumed to be in the open position. The connection between the mains pole P and the load pole P1 takes place in normal operation via the push-pull complementary circuit of the transverse field transistors 3 and 4. The consumer current flows, depending on the polarity, via the charging capacitor 5 or 6, the anode diode 7 or 8 and the n-channel - Cross-field transistor 3 or p-channel cross-field transistor 4. The charging capacitors 5, 6 are supplied via diodes 9, 10 and the autotransformer 11. The grid connections of the transistors are picked up without power from an ideal mains voltage image, here generated by a damped parallel resonant circuit 12 which is tuned to the mains frequency and is inductively coupled to the mains via the adjustable resistor 13. The resistor 13 is preferably set so that the voltage on the resonant circuit is equal to the fundamental component of the mains voltage. To reduce the transfer distortion, the grid bias of the transistors 3, 4 can be placed in the vicinity of the threshold voltage in a known manner via the actuator 14, if necessary temperature-compensated.
Die mit grösserer Betriebsspannung arbeitende zweite Gegentaktkomplementärschaltung mit den Querfeldtransistoren 15, 16 liegt parallel zur ersten. Die Vergrösserung der Gitter- Schwellenspannung der Transistoren 15, 16 erfolgt über zwei weitere Anschlüsse im Stellglied 14, die Differenz der Schwellenspannung korrespondierender Transistoren 3, 15 bzw. 4, 16 beträgt je nach Steilheit und Temperaturabhängigkeit ein bis einige Volt. Bei Ansprechen der Transistoren 15, 16 werden die Potentiale der Anoden der Transistoren 3, 4 mitgerissen, mithilfe der nunmehr sperrenden Anodenseriedioden 7, 8 sind aber die Ladekondensatoren 5, 6 abgekoppelt, d.h. es können keine Rückströme aus der zweiten Komplementärschaltung in die Ladekondensatoren der ersten Komplementärschaltung fliessen. Die Ladekondensatoren 17, 18 der zweiten Gegentakt- Komplementärschaltung werden über die Dioden 19, 20 aus dem Autotransformator 11 gespiesen. Ihre Ladespannung kann auch grösser als die Amplitude der Netzspannung gewählt werden, sodass die zweite Komplementärschaltung auch bei Totalausfall der Netzspannung aus der gespeicherten Energie der Kondensatoren17, 18 die Versorgung der Verbraucher sicherstellen kann. Diese Betriebsart bedingt zwar, dass die von der Einrichtung her gesehene Netz- Quellenimpedanz bei Ausfall der Netzspannung klein bleibt, was aber wegen der meist starken Vermaschung des Netzes für die überwiegende Zahl der Anwendungen zutrifft. Die Spannungsbegrenzungselemente 21 schützen die Gitteranschlüsse der Transistoren vor allfälligen Ueberspannungen.The second push-pull complementary circuit with the transverse field transistors 15, 16, which operates with a larger operating voltage, is parallel to the first. The increase in the grid threshold voltage of the transistors 15, 16 takes place via two further connections in the actuator 14, the difference in the threshold voltage of corresponding transistors 3, 15 or 4, 16 is one to a few volts, depending on the slope and temperature dependence. When the transistors 15, 16 respond, the potentials of the anodes of the transistors 3, 4 are entrained, but with the aid of the now blocking anode series diodes 7, 8, the charging capacitors 5, 6 are decoupled, that is to say that no reverse currents can flow from the second complementary circuit into the charging capacitors of the first Complementary circuit flow. The charging capacitors 17, 18 of the second push-pull complementary circuit are fed from the autotransformer 11 via the diodes 19, 20. Their charging voltage can also be selected to be greater than the amplitude of the mains voltage, so that the second complementary circuit can ensure the supply to the consumers even if the mains voltage fails completely from the stored energy of the capacitors 17, 18. Although this operating mode requires that the network source impedance seen from the device remains small if the network voltage fails, this is true for the majority of applications because of the mostly strong meshing of the network. The voltage limiting elements 21 protect the grid connections of the transistors against possible overvoltages.
Die Schalter 1, 2 gewährleisten ein störungsfreies Ein- und Ausschalten der Einrichtung. Sie werden im wesentlichen vom Minimalspannungswächter 22 über das Verzögerungsglied 23 betätigt und sind bei nicht aktivierter Einrichtung in geschlossener Position. Die Einschaltverzögerung tdon deckt die Ladezeit der Kondensatoren 5, 6 und 17, 18 und die Einschwingzeit des Schwingkreises 12 ab. Die Ausschaltverzögerung tdoff ist für die Dauer des Stützbetriebes der Einrichtung bei Unterschreitung der Minimalnetzspannung verantwortlich und richtet sich im wesentlichen nach der Speicherkapazität der Kondensatoren 17, 18 und den Dämpfungs- verhältnissen im Schwingkreis 12. Ueber die individuellen Verzögerungsglieder 24 und 25 wird gewährleistet, dass Schalter 1 immer vor Schalter 2 öffnet und Schalter 2 vor Schalter 1 schliesst, damit die Komplementärschaltungen nie im Kurzschlussbetrieb arbeiten. Ein induktivitätsarmer Kondensator 26, der parallel zu den Netzanschlüssen liegt, sorgt für eine Verkleinerung der Netzimpedanz und der Flankensteilheit von Netzspannungsstörungen.The switches 1, 2 ensure trouble-free switching on and off of the device. They are actuated essentially by the minimum voltage monitor 22 via the delay element 23 and are in the closed position when the device is not activated. The switch-on delay t don covers the charging time of the capacitors 5, 6 and 17, 18 and the settling time of the resonant circuit 12. The switch-off delay t doff is responsible for the duration of the support operation of the device when the minimum mains voltage is undershot and depends essentially on the storage capacity of the capacitors 17, 18 and the damping conditions in the oscillating circuit 12. The individual delay elements 24 and 25 ensure that Switch 1 always opens before switch 2 and switch 2 before switch 1 closes so that the complementary circuits never work in short-circuit mode. A low-inductance capacitor 26, which is parallel to the network connections, ensures a reduction in the network impedance and the edge steepness of network voltage disturbances.
Die Erzeugung der Idealnetzspannung im gedämpften Parallelschwingkreis 12 ergibt eine transiente Stabilisierung der Ausgangsspannung der Einrichtung. Die Zeitkonstante richtet sich nach der Güte des Schwingkreises und liegt im Bereich 10 msec ... 2 sec. Eine künstliche Vergrösserung dieser Zeitkonstante, vor allem bei Netzspannungsausfall, lässt sich dadurch erreichen, dass die Anregung des Schwingkreises über den Widerstand 13 während der Zeit der Unterschreitung einerThe generation of the ideal mains voltage in the damped parallel resonant circuit 12 results in a transient stabilization of the output voltage of the device. The time constant depends on the quality of the resonant circuit and is in the range 10 msec ... 2 sec. An artificial increase in this time constant, especially in the event of a mains voltage failure, can be achieved by exciting the resonant circuit via the resistor 13 during the time of the Falling below a
Minimalnetzspannung automatisch vom Polleiter P des Eingangs auf den Polleiter P1 des Ausgangs umgeschaltet wird. Die Idealnetzspannung kann auch auf elektronischem Weg erzeugt werden und z.B. unabhängig von der aktuellen Netzspannung auf konstantem Wert entsprechend dem Nominalwert der Netzspannung gehalten werden. Die erste Gegentakt- Komplementärschaltung mit den Transistoren 3, 4 würde in diesem Falle für permanente Korrektur auf konstante Ausgangsspannung sorgen.Minimum mains voltage is automatically switched from the pole conductor P of the input to the pole conductor P1 of the output. The ideal mains voltage can also be generated electronically and e.g. regardless of the current mains voltage, be kept at a constant value corresponding to the nominal value of the mains voltage. The first push-pull complementary circuit with transistors 3, 4 would ensure permanent correction to a constant output voltage in this case.
Die Ladespannung der Kondensatoren 5, 6 der ersten Komplementärschaltung liegt bevorzugt zwischen 5 und 25 % der Netzspannungsamplitude. diejenige der Kondensatoren 17, 18 der zweiten Komplementärschaltung kann bis zum zweifachen Betrag des Scheitelwertes der Netzspannung betragen. Zur Begrenzung von Einschaltstromstössen können die netzseitigen Speiseleitungen der Kondensatoren 17, 18 mit strombegrenzenden Elementen versehen werden. Die Einrichtung kann gegen Oeffnen des Eingangskreises, z.B. durch versehentliches Ziehen des Netzsteckers der Einrichtung geschützt werden, indem ein Minimalstromwächter in der Netzzuleitung die Einrichtung durch Schliessen der Schalter 1, 2 ausschaltet, wenn der minimale Eigenstrombedarf der Einrichtung unterschritten wird. Damit dieser Schutz im seltenen Fall von Netzspannungsausfall und gleichzeitig keinen angeschlossenen Verbrauchern nicht versehentlich anspricht, rnuss über den Ein- oder Ausgangsklemmen der Einrichtung für minimalen Laststrom ein hochohmiger Lastwiderstand geschaltet werden.The charging voltage of the capacitors 5, 6 of the first complementary circuit is preferably between 5 and 25% of the mains voltage amplitude. that of the capacitors 17, 18 of the second complementary circuit can be up to twice the peak value of the mains voltage. To limit inrush currents, the mains supply lines of the capacitors 17, 18 can be provided with current-limiting elements. The device can be opened by opening the input circuit, e.g. be protected by inadvertent pulling of the mains plug of the device, in that a minimum current monitor in the mains supply line switches the device off by closing switches 1, 2 if the minimum internal current requirement of the device is fallen below. To ensure that this protection does not inadvertently respond in the rare event of a mains voltage failure and at the same time not to any connected consumers, a high-resistance load resistor must be switched over the input or output terminals of the device for minimal load current.
Als Variante kann die beschriebene Schaltungsanordnung auch auf niedrige rem Spannungsniveau als Netzspannung arbeiten, indem sie ein- und ausgangsseitig einen Transformator aufweist, woven vorzugsweise mindesten einer als Isoliertransformator ausgeführt wird.As a variant, the circuit arrangement described can also be set to low Rem voltage level work as a mains voltage by having a transformer on the input and output sides, woven at least one preferably being designed as an insulating transformer.
Die beschriebene erfindungsgemässe Einrichtung erfüllt alle fünf in der Einleitung geforderten Punkte mit einem minimalen Aufwand. The device according to the invention described fulfills all five points required in the introduction with a minimum of effort.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Einrichtung zur Bereitstellung einer gefilterten und stabilisierten Netzspannung, wobei die Einrichtung zwischen Netz und Verbraucher liegt und aus einer Schaltungsanordnung nach dem Prinzip der seriellen Spannungsregelung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein spannungsmässig stabilisiertes Idealnetzspannungsabbild in Phasendeckung zur Netzspannung erzeugt wird und zwischen dem Nulleiter (N) und den Steueranschlüssen zweier parallel arbeitender Gegentakt- Komplementärtransistorschaltungen angelegt wird, deren Speisung aus dem selben Netz erfolgt und die mit ihren Speisungs- Mittelpunkten mit dem Netzpolleiter (P) und mit ihren Transistorausgängen mit dem Verbraucherpolleiter (P1) verbunden sind, wobei die erste Komplementärschaltung (3, 4) mit niedriger Speisespannung zur Korrektur kleiner Störungen dauernd und mit kleinem Verlust arbeitet, und die zweite Komplementärschaltung (15, 16) mit höherer Speisespannung durch eine Eingangskennlinienverschiebung in Richtung grösserer Betrag der Schwellenspannung nur dann zum Arbeiten kommt, solange die erste Komplementärschaltung ausgesteuert ist, und wobei in den Speiseleitungen der ersten Komplementärschaltung zur Vermeidung von Rückströmen Seriedioden (7, 8) angeordnet sind. 1.Device for providing a filtered and stabilized line voltage, the device being located between the line and the consumer and consisting of a circuit arrangement based on the principle of serial voltage regulation, characterized in that a voltage-stabilized ideal line voltage image is generated in phase coverage with the line voltage and between the neutral conductor ( N) and the control connections of two parallel push-pull complementary transistor circuits, which are fed from the same network and which are connected with their supply centers to the mains pole (P) and with their transistor outputs to the load pole (P1), the first Complementary circuit (3, 4) with low supply voltage for the correction of small disturbances works continuously and with small loss, and the second complementary circuit (15, 16) with higher supply voltage by an input characteristic shift in the direction large serer amount of the threshold voltage comes to work only as long as the first complementary circuit is driven, and wherein in the feed lines of the first complementary circuit to avoid reverse currents series diodes (7, 8) are arranged.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsversorgungen der Komplementärschaltungen kondensatorgestützt sind und dass die Ladespannung der Kondensatoren (5. 6) der ersten Komplementärschaltung zwischen 5 und 25 % der Netzspannungs- amplitude und die der Kondensatoren (17, 18) der zweiten Komplementärschaltung bis zu 200 % der Netzspannungsamplitude beträgt.2. Device according to claim 1, characterized in that the DC voltage supplies of the complementary circuits are capacitor-based and that the charging voltage of the capacitors (5. 6) of the first complementary circuit between 5 and 25% of the mains voltage amplitude and that of the capacitors (17, 18) second complementary circuit is up to 200% of the mains voltage amplitude.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Transistoren n- und p- Kanal- Querfeldtransistoren verwendet werden.3. Device according to claim 1, characterized in that n- and p-channel cross-field transistors are used as transistors.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Idealnetzspannungsabbild transient amplitudenstabilisiert ist und mit einer Zeitkonstante zwischen 10 msec und 2 sec der Netzspannung stetig nachgeführt wird.4. Device according to claim 1, characterized in that the ideal network voltage image is transiently amplitude-stabilized and is continuously tracked with a time constant between 10 msec and 2 sec of the network voltage.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Idealnetzspannungsabbild in einem gedämpften Parallelschwingkreis (12) erzeugt wird, der auf Netzfrequenz abgestimmt ist und dessen Induktivität über einen einstellbaren Widerstand (13) aus dem Netz transformatorisch so angeregt wird, dass die Spannung am Schwingkreis gleich dem Grundschwingungsanteil der Netzspannung ist. 5. Device according to claim 1, 3 and 4, characterized in that the ideal mains voltage image in a damped parallel resonant circuit (12) is generated, which is tuned to the network frequency and whose inductance is excited via an adjustable resistor (13) from the network so that the voltage at the resonant circuit is equal to the fundamental component of the network voltage.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten einer minimalen Netzspannung die transformatorische Anregung des Parallelschwingkreises (12) vom Netzpolleiter (P) automatisch auf den Verbraucherpolleiter (Pl) umgeschaltet wird.6. Device according to claim 1, 3, 4 and 5, characterized in that the transformer excitation of the parallel resonant circuit (12) from the network pole conductor (P) is automatically switched to the consumer pole conductor (Pl) when the voltage drops below a minimum.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem am Eingang der Einrichtung parallel zum Netz geschalteten in- duktivitätsannen Kondensator (26) die Netz- Quellenimpedanz dynamisch verkleinert wird.7. Device according to claim 1, characterized in that the network source impedance is dynamically reduced with an inductance capacitor (26) connected in parallel to the network at the input of the device.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Netzspannung überwachender Minimalspannungswächter (22) bei Ueberschreiten der Minimalspannungsgrenze mit einer ersten Zeitverzögerung einen ersten Schalter (1), der die Komplementärschaltungen kurzschliesst, öffnet und unmittelbar danach mit einem zweiten Schalter (2) die Steueranschlüsse der Transistoren von Netzspannung auf Idealnetzspannung unterbrechungsfrei umschaltet, und dass bei Unterschreiten der Minimalspannungsgrenze der Minimalspannungs- wächter (22) mit einer zweiten Zeitverzögerung entsprechend der möglichen Spannungsstützzeit der Einrichtung den zweiten Schalter (2) schlie sst und unmittelbar danach auch den ersten Schalter (1) schliesst. 8. Device according to claim 1, characterized in that a minimum voltage monitor (22) which monitors the mains voltage opens a first switch (1) which short-circuits the complementary circuits when the minimum voltage limit is exceeded and immediately afterwards with a second switch (2) the control connections of the transistors switch from mains voltage to ideal mains voltage without interruption, and that when the minimum voltage limit (22) falls below the minimum voltage limit, the second switch (2) closes with a second time delay corresponding to the possible voltage support time of the device and immediately afterwards also the first switch ( 1) closes.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimalstromwächter in der Netzzuleitung die Einrichtung durch Schliessen der Schalter (1, 2) ausschaltet, wenn der minimale Eigenstrombedarf der Einrichtung unterschritten wird, wobei ein hochohmiger Lastwiderstand Über den Ein-oder Ausgangsklemmen der Ein- richtung für minimalen Laststrom im Falle keiner angeschlossener Verbraucher und Netzspannungsausfall sorgt.9. Device according to claim 1 and 8, characterized in that a minimum current monitor in the power supply line switches off the device by closing the switches (1, 2) when the minimum internal current requirement of the device is undershot, with a high-impedance load resistance across the input or output terminals the device ensures minimal load current in the event of no connected loads and mains voltage failure.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einund ausgangsseitig Transformatoren eingefügt sind, die das Spannungsniveau in der Einrichtung herabsetzen, wobei mindestens einer der Transformatoren als Isoliertransformator ausgebildet ist. 10. The device according to claim 1, characterized in that transformers are inserted on the input and output sides, which reduce the voltage level in the device, at least one of the transformers being designed as an insulating transformer.
PCT/CH1986/000159 1985-11-23 1986-11-19 Installation for providing a filtered and stabilized network voltage WO1987003392A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT86906261T ATE49308T1 (en) 1985-11-23 1986-11-19 DEVICE FOR PROVIDING A FILTERED AND STABILIZED MAINS VOLTAGE.
DE8686906261T DE3668082D1 (en) 1985-11-23 1986-11-19 DEVICE FOR PROVIDING A FILTERED AND STABILIZED MAINS VOLTAGE.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH498285 1985-11-23
CH4982/85-3 1985-11-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1987003392A1 true WO1987003392A1 (en) 1987-06-04

Family

ID=4285902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CH1986/000159 WO1987003392A1 (en) 1985-11-23 1986-11-19 Installation for providing a filtered and stabilized network voltage

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0246251B1 (en)
AU (1) AU6599686A (en)
DE (1) DE3668082D1 (en)
WO (1) WO1987003392A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3153187A (en) * 1957-11-29 1964-10-13 North American Aviation Inc Transistor alternating-current voltage regulator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3153187A (en) * 1957-11-29 1964-10-13 North American Aviation Inc Transistor alternating-current voltage regulator

Also Published As

Publication number Publication date
AU6599686A (en) 1987-07-01
EP0246251A1 (en) 1987-11-25
EP0246251B1 (en) 1990-01-03
DE3668082D1 (en) 1990-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3325612C2 (en)
EP0116275B1 (en) Reactive power compensator
DE3006565A1 (en) CIRCUIT FOR LIMITING THE INLET CURRENT, IN PARTICULAR FOR RECTIFIERS AND MAINS
DE2810641A1 (en) VOLTAGE SEQUENCE CONTROL CIRCUIT
WO1983003724A1 (en) Control circuit for an integrated device
DE10144591C2 (en) Circuit arrangement for voltage regulation
EP1263109A2 (en) Converter circuit
EP0057910A2 (en) Circuit for the regulated supply to a user
DE102010042156A1 (en) Transmission device for a differential communication
WO2004045250A1 (en) Circuit arrangement for operating at least one light-emitting diode
DE2809905C2 (en) Relay hold circuit
EP0246251B1 (en) Installation for providing a filtered and stabilized mains voltage
DE4313882C1 (en) Semiconductor relay for switching ac load
DE2753888C2 (en)
DE2910593C2 (en) Switching power supply, in particular for a television receiver
EP0115792B1 (en) Mains power supply for an apparatus with stand-by operation, in particular for a television set
DE2953289C2 (en)
EP0009225A1 (en) Protective circuit
DE10305361A1 (en) Electronic high-frequency signal switch, uses antiparallel-connected diodes connected to high-frequency input and high-frequency output
DE19841972A1 (en) Phased shunt regulator for preventing overvoltages at voltage supply outlet, has rectifier at input of shunt regulator and input impedance between supply voltage source, with switch facility parallel to rectifier output
DE3710513A1 (en) REGULATED HIGH VOLTAGE SUPPLY CIRCUIT
EP0210192B1 (en) Installation for the filtering and transitory stabilization of mains voltage
DE3511207A1 (en) Proximity switch having an electronic load-switching device
DE4011415A1 (en) INPUT CIRCUIT FOR CONVERTING AN INPUT VOLTAGE TO A BINARY INFORMATION SIGNAL
DE4130770C2 (en) LOW-LOSS CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONTROLLING A LOW-VOLTAGE RELAY SUPPLIED FROM THE AC POWER SUPPLY

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU BR JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1986906261

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1986906261

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1986906261

Country of ref document: EP