DE20022965U1 - Voltage converting frequency converter with wide voltage input - Google Patents
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Description
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Spannungwandelnder Frequenzumrichter mit breitem SpannungseingangVoltage-converting frequency converter with wide voltage input
Die Erfindung bezieht sich auf die Stromversorgung eines transportablen Lufterhitzers, der mit einem eigenen Brennstofftank, einem Brenner und einem Lüftersystem ausgestattet ist. Der Brenner verfügt über eine Zündvorrichtung und eine Kraftstoffpumpe und wird zusammen mit dem Lüftersystem über eine Regelungseinheit gesteuert. Die Stromversorgung des Lüftersystems, des Brenners und der Regelungseinheit erfolgt über ein Netzteil. Das Netzteil kann an verschiedene Stromquellen bzw. Spannungsquellen angeschlossen werden. Hierzu ist im Netzteil ein Spannungswandler bzw. ein Frequenzumrichter vorgesehen, der die zur Verfügung stehende Spannung der Energiequelle entsprechend wandelt. Demnach handelt es sich um einen spannungwandelnden Frequenzumrichter (FU) für einen Lufterhitzer mit einem den Spannungseingang aufweisenden FU-Netzeingang, einem FU-Regler und einem Spannungsausgang für einen Lüftermotor. The invention relates to the power supply of a portable air heater that is equipped with its own fuel tank, a burner and a fan system. The burner has an ignition device and a fuel pump and is controlled together with the fan system via a control unit. The fan system, the burner and the control unit are powered by a power pack. The power pack can be connected to various power sources or voltage sources. For this purpose, a voltage converter or a frequency converter is provided in the power pack, which converts the available voltage of the energy source accordingly. Accordingly, it is a voltage-converting frequency converter (FU) for an air heater with an FU mains input with the voltage input, an FU controller and a voltage output for a fan motor.
Es ist bereits ein transportabler Lufterhitzer bekannt, der einen Spannungswandler bzw. einen Frequenzumrichter aufweist. Der Spannungswandler ist derart ausgelegt, daß der Lufterhitzer mit 110 V bei 50 Hz, 120 V bei 60 Hz oder 222 V bei 50 Hz versorgt werden kann. Da eineA portable air heater is already known which has a voltage converter or a frequency converter. The voltage converter is designed in such a way that the air heater can be supplied with 110 V at 50 Hz, 120 V at 60 Hz or 222 V at 50 Hz. Since a
KURT ALLGEIER PETER SARTORIUSKURT ALLGEIER PETER SARTORIUS
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Leistungsversorgung in diesem Rahmen nicht immer zur Verfügung steht, kann die Funktionsfähigkeit eines solchen Lufterhitzers im Feldeinsatz nicht immer gewährleistet werden bzw. erfordert im Einzelfall einen erheblichen technischen Aufwand für die Bereitstellung entsprechender Netzgeräte.Since the power supply is not always available in this context, the functionality of such an air heater in field use cannot always be guaranteed or, in individual cases, requires considerable technical effort to provide the appropriate power supplies.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen transportablen Lufterhitzer derart auszubilden und anzuordnen, daß eine Stromversorgung mit jeder beliebigen Stromquelle möglich ist. The invention is based on the object of designing and arranging a portable air heater in such a way that a power supply with any power source is possible.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der FU-Netzeingang einen breiten Spannungseingang zwischen 70 V und 300 V bei 50 Hz bis 60 Hz oder zwischen 11 V und 100 V Gleichstrom aufweist, wobei ein Regelkreis für den Weitspannungseingang mit dem FU-Netzeingang in Wirkverbindung steht. Hierdurch wird erreicht, daß der Lufterhitzer an Stromquellen in dem oben bezeichneten Bereich angeschlossen werden kann und somit die Funktionsfähigkeit nahezu flächendeckend auf der Erde gewährleistet ist. The object is achieved according to the invention in that the frequency converter mains input has a wide voltage input between 70 V and 300 V at 50 Hz to 60 Hz or between 11 V and 100 V direct current, with a control circuit for the wide voltage input being operatively connected to the frequency converter mains input. This ensures that the air heater can be connected to power sources in the above-mentioned range and thus functionality is guaranteed almost everywhere on earth.
Vorteilhaft ist es hierzu, daß dem FU-Netzeingang ein Gleichrichter und der Regelkreis mit mindestens einem Detektor wie ein PFC-Modul zugeordnet sind und diese einen FU-Regler bilden, wobei dem Regelkreis ein Zwischenkreis zugeordnet ist, der eine Ausgangsspannung zwischen 300 V und 400 V Gleichstrom aufweist. Der so ausgebildete FU-Regler stellt über den Gleichrichter und den Regelkreis eine Gleichspannung bereit, die über der erforderlichen, ausgangsseitig vorgesehenen Verbraucherspannung liegt. Über das PFC-Modul kann eine Abweichung des RegelkreisesIt is advantageous for this purpose that a rectifier and the control circuit with at least one detector such as a PFC module are assigned to the frequency converter mains input and that these form a frequency converter controller, with an intermediate circuit being assigned to the control circuit, which has an output voltage between 300 V and 400 V direct current. The frequency converter controller designed in this way provides a direct voltage via the rectifier and the control circuit that is above the required consumer voltage provided on the output side. A deviation of the control circuit can be detected via the PFC module.
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schnellstmöglich korrigiert werden, so daß eine stabile Verbraucher- bzw. Ausgangsspannung gewährleistet ist.be corrected as quickly as possible so that a stable consumer or output voltage is guaranteed.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, daß der Lüftermotor, eine Zündeinrichtung, Opto-Kopler, der Regelkreis und der Zwischenkreis über den FU-Regler mit Spannung versorgt werden, wobei dem Regelkreis ein PFC-Modul zugeordnet ist.An additional possibility, according to a further development, is that the fan motor, an ignition device, opto-couplers, the control circuit and the intermediate circuit are supplied with voltage via the frequency converter controller, with a PFC module being assigned to the control circuit.
Ferner ist es vorteilhaft, daß der aus FU-Netzeingang, Gleichrichter, Regelkreis und Zwischenkreis gebildete FU-Regler einen konstanten, festen, von der Eingangsspannung unabhängigen, ein- oder mehrphasigen Spannungsausgang wie 110 V und 60 Hz aufweist. Somit ist die Stromversorgung für die verschiedensten Verbraucher bzw. Motoren gewährleistet.It is also advantageous that the frequency converter controller, which consists of a frequency converter mains input, rectifier, control circuit and intermediate circuit, has a constant, fixed, single- or multi-phase voltage output such as 110 V and 60 Hz that is independent of the input voltage. This ensures the power supply for a wide variety of consumers or motors.
Vorteilhaft ist es auch, daß über den FU-Regler einIt is also advantageous that the FU controller can
Anlauf strom des Lüftermotors auf 2 A begrenzt ist. SomitStarting current of the fan motor is limited to 2 A. This means
kann der Einsatz auch in labilen bzw. schwachen Stromnetzencan also be used in unstable or weak power grids
erfolgen, ohne daß beim Anlaufen des Motors diewithout the need to start the engine and the
Höchstgrenze des Netzstroms überschritten wird.The maximum limit of the mains current is exceeded.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß neben dem FU-Netzeingang und dem Zwischenkreis ein Gleichrichter, ein einen Transistor und einen ICl 3854 aufweisender Regelkreis und ein PFC-Modul vorgesehen sind und das PFC-Modul mindestens einen Inverter aufweist, wobei der IC ein ICl 3854 oder eine dazu äguivalente Ausführungsform ist. Hierbei ist zu beachten, daß der Regelkreis auch auf äquivalente Art und Weise gestaltet werden kann, um dieselbe Funktion zu erreichen. Das PFC-Modul, das hier als Detektor eingesetzt wird, kann ebenso einen äquivalenten Aufbau besitzen.According to a preferred embodiment of the solution according to the invention, it is finally provided that, in addition to the frequency converter mains input and the intermediate circuit, a rectifier, a control circuit comprising a transistor and an IC13854 and a PFC module are provided, and the PFC module has at least one inverter, the IC being an IC13854 or an equivalent embodiment. It should be noted that the control circuit can also be designed in an equivalent manner to achieve the same function. The PFC module, which is used here as a detector, can also have an equivalent structure.
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Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß ein breiter Spannungseingang zwischen 80 V und 280 V bei 50 Hz bis 60 Hz oder zwischen 11,5 V und 80 V Gleichstrom und ein fester, konstanter Spannungsausgang für den Lüftermotor und den Regelkreis vorgesehen ist. Dieser konstante Spannungsausgang muß für die Betriebsbereitschaft des Lufterhitzers oder eines anderen Aggregats gewährleistet sein.Of particular importance for the present invention is that a wide voltage input between 80 V and 280 V at 50 Hz to 60 Hz or between 11.5 V and 80 V direct current and a fixed, constant voltage output for the fan motor and the control circuit are provided. This constant voltage output must be guaranteed for the operational readiness of the air heater or other unit.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, daß der FU-Regler für andere Motoren oder Verbraucher wie Klimageräte einsetzbar ist.In connection with the design and arrangement according to the invention, it is advantageous that the frequency converter controller can be used for other motors or consumers such as air conditioning units.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt: Further advantages and details of the invention are explained in the patent claims and in the description and shown in the figures. It shows:
Figur 1 eine Prinzipskizze über den Aufbau des spannungwandelnden Frequenzumrichters,Figure 1 shows a schematic diagram of the structure of the voltage-converting frequency converter,
Figur 2 eine Prinzipskizze der Einordnung des Regelkreises mit PFC-Modul,Figure 2 shows a schematic diagram of the arrangement of the control loop with PFC module,
Figur 3 einen Schaltplan des Regelkreises mit Gleichrichter und Detektor.Figure 3 shows a circuit diagram of the control circuit with rectifier and detector.
In Figur 1 ist mit 9 ein FU-Regler 9 bezeichnet, der einen Spannungseingang 2 zwischen 85 V und 264 V bei 50 Hz bis 60 Hz oder zwischen 11,5 V und 80 V Gleichspannung aufweist . Der FU-Regler 9 gewährleistet zum einen die Stromversorgung für einen Motor 4. Der Motor 4 kann hierbei als ein- oder dreiphasiger Wechselstrommotor ausgebildet sein. Zum anderen stellt der FU-Regler 9 einen weiteren Spannungsausgang 18 zwischen 12 V und 24 V GleichspannungIn Figure 1, 9 denotes a frequency converter controller 9, which has a voltage input 2 between 85 V and 264 V at 50 Hz to 60 Hz or between 11.5 V and 80 V DC. The frequency converter controller 9 ensures the power supply for a motor 4. The motor 4 can be designed as a single-phase or three-phase AC motor. The frequency converter controller 9 also provides a further voltage output 18 between 12 V and 24 V DC.
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und 120 mA für die Stromversorgung der Steuerelektronik zur Verfügung. Zudem ist am Spannungseingang 2 ein Spartrafo 19 angekoppelt, der die Stromversorgung anderer Verbraucher 20, die Störungen bzw. Rückkopplungen erzeugen, gewährleistet.and 120 mA for the power supply of the control electronics. In addition, an autotransformer 19 is connected to the voltage input 2, which ensures the power supply of other consumers 20 that generate interference or feedback.
Der FU-Regler 9 stellt eine Anlauframpe 21 für den Motor 4 zur Verfügung, so daß der Anlaufstrom des Motors auf 2 A begrenzt ist. Hierbei erhöht der FU-Regler 9 die Frequenz von 0 Hz auf Nennfrequenz und die Spannung von 0 V auf Nennspannung des Motors.The FU controller 9 provides a starting ramp 21 for the motor 4 so that the starting current of the motor is limited to 2 A. The FU controller 9 increases the frequency from 0 Hz to the nominal frequency and the voltage from 0 V to the nominal voltage of the motor.
In Figur 2 ist der Aufbau des FU-Reglers im Prinzip dargestellt. Der FU-Netzeingang liegt am Gleichrichter 6 an. Der resultierende Gleichstrom wird im folgenden Regelkreis 5 auf den entsprechenden Wert, hier 385 V, geregelt und dem Zwischenkreis 8 zur Verfügung gestellt. Mit dem Zwischenkreis 8 steht ein PFC-Modul in Verbindung, welches den Wert der Spannung überprüft und bei Abweichungen die Konfiguration des Regelkreises beeinflußt. Der Zwischenkreis steht mit einem FU-Generator 22 in Wirkverbindung, der die bestehende Gleichspannung in den gewünschten Wechselspannungswert umformt.Figure 2 shows the basic structure of the FU controller. The FU mains input is connected to the rectifier 6. The resulting direct current is regulated to the corresponding value, here 385 V, in the following control circuit 5 and made available to the intermediate circuit 8. A PFC module is connected to the intermediate circuit 8, which checks the voltage value and influences the configuration of the control circuit if there are deviations. The intermediate circuit is operatively connected to an FU generator 22, which converts the existing direct voltage into the desired alternating voltage value.
In Figur 3 ist der Schaltplan im Detail dargestellt. Dem am FU-Netzeingang 2 anliegenden Gleichrichter 6 ist der Regelkreis 5 mit ICl 3854 16 und Transistor 15 zugeordnet. Im rechten Teil der Schaltung ist das PFC-Modul 7 bzw. der Detektor mit Invertern 17 angeordnet.The circuit diagram is shown in detail in Figure 3. The control circuit 5 with ICl 3854 16 and transistor 15 is assigned to the rectifier 6 connected to the frequency converter mains input 2. The PFC module 7 or the detector with inverters 17 is arranged in the right-hand part of the circuit.
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1 Spannungwandelnder Frequenzumrichter1 Voltage-converting frequency converter
2 FU-Netzeingang2 FU mains input
4 Motor, Lüftermotor4 Motor, fan motor
5 Regelkreis5 Control loop
6 Gleichrichter6 Rectifier
7 PFC-Modul, Detektor7 PFC module, detector
8 Zwischenkreis8 Intermediate circuit
9 FU-Regler9 FU controller
10 Schaltkreis10 Circuit
15 Transistor15 Transistor
16 IC16 IC
17 Inverter17 Inverter
18 Spannungsausgang 12-24 V18 Voltage output 12-24 V
19 Spartrafo19 Autotransformer
20 Verbraucher20 consumers
21 Anlauframpe21 Starting ramp
22 FU-Generator22 FU generator
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| R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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|
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| R071 | Expiry of right |