DE2461654A1

DE2461654A1 - Fremdgesteuerter sperrumrichter

Info

Publication number: DE2461654A1
Application number: DE19742461654
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Ing Ganzer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1974-12-27
Filing date: 1974-12-27
Publication date: 1976-07-01
Also published as: FR2296301A1; DE2461654C3; GB1536408A; IT1051417B; NL7515111A; SE7514461L; DE2461654B2; JPS5193352A

Description

Fremdgesteuerter Sperrumrichter

Die Erfindung bezieht sich auf einen frendgesteuerten Sperrumrichter mit stabilisierter Ausgangsspannung.

Eine solche Schaltung, bei der die Ausgangsspannung durch einen impulsbreitengesteuerten Schalt transistor auf einen konstanten Wert geregelt wird, ist bereits bekannt (GB-PS 831 373), -

Der Erfindung liegt dio Aufgabe zugrunde, bei geregelten Sperrumrichtern durch Aufschalten der Störgröße Eingangsspannung· die Durchgangsdärnpfung und Stabilität wesentlich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine eingangsspannungsabhängige Stabilisierung der Ausgangsspannung durch Störgrößenaufschaltung unter Verwendung einer Sägezahnspannung konstanter Periode erfolgt, deren Flankensteilheit von der Summe eines von der Eingangsspannung des Sperrumrichters abhängigen Stromes und eines Konstantstromes abhängig ist und daß ein Vergleich der Sägezahnspannungmit einer Bezugsspannung eine impulsbreiterimodulierte Steuerspan· nung für das Stellglied des Sperrumrichters liefert. Dabei können Schaltrnittel zum Ausregeln lastabhängiger Schwankungen der Ausgangsspannung des Sperrumrienter3 zusätzlich zur Durchführung dar Störgrößenaufschaltung ausgenutzt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Sägezahnspannung an einem Kondensator erzeugt, der über

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einen Widerstand mit der Eingangsspannungsquelle des Sperrumrichters und mit einer Konstantstromquelle verbunden und in Parallelschaltung zu einem periodisch arbeitenden Schalter angeordnet ist. Sin besonderer Vorteil der erilndungsgemäßen Schaltung besteht in der unverzögerten eingangsspannungsabhängigen Steuerung des Sperrumriehters, wodurch bei Ausfall der Regelschaltung die Ausgangsspannung unabhängig von der Eingangsspannung nahezu konstant gehalten wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Pigur ist die (Jrundschaltung eines fremdgesteuerten Eintakt-Sperrumriehters mit einer lic Prinzip dargestellten Steuerschaltung wiedergegeben»

Die Grund schaltung des Eintakt-Sperruiariehters besteht aus einem Speichertransformator Tr, einem primärseitigen Schalttransistor Ts 1," einem sekundärsoi tigen, Gleichrichter Sr und den Speicherkondensatoren CI, C2« Für den Betrieb eines solchen Sperrunirichters ist ein Taktgenerator erforderlich, der in Verbindung" mit einem Analog-Mgitalumsetzer breitenmodulierte Steuerimpulse für den Schalttransistor Ts1 liefert. Während der Einschaltzeit ti des Schalttransistors Ts fließt Strom in den Speichsrtransformator Tr, dessen Kern einen luftspalt besitzt und dessen Querinduktivität dadurch im Betriebsbereich vom Strom unabhängig ist. Der Gleichrichter Gr sperrt während der Einschaltzeit t.1 . Ist genügend Energie im Transformator gespeichert, wird der'Schalttransistor Ts1 gesperrt. Die Spannung am Transformator polt urn und die gespeicherte Energie wird während der Sperraeit t2 des Schalttransistors an seinem Kondensator C2 und den Lastwiderstand R2 abgegeben-.

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i)as Tastverhältnis des Schalttransistors Ts1 kann auf verschiedene Weise beeinflußt werden. Der Regler für die Ausgangs spannung oder EMK "bestimmt allein nach der Regelabweichung das Tastverhältnis. Dazu ist eine relativ hohe Regelverstärkung erforderlich. Durch eine Störgrößenaufschaltung kann andererseits eine Grobeinstellung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung direkt im Analog-Digitalumsetzer vorgenommen werden. Der Regeler übernimmt in diesem Falle nur noch eine Feinkorrektur des Tastverhältnisses. Dabei kann die Regelverstärkung klein gehalten werden, was die Stabilisierung des Regelkreises vereinfacht. Bei der zuletzt genannten Möglichkeit wirkt jede Änderung der Eingangsspannung ob nichtperiodiseh oder periodisch unverzögert auf das Tastverhältnis und damit stabilisierend auf die Ausgangsspannung, Bei Frequenzen bis zu einigen 100 Hz wird dadurch eine große Durchgangsdämpfung srzielt.

Im Ausführungsbeispiel wird von einer derartigen kombinierten Regel-Steuerschaltung ausgegangen. Ein an den Ausgang des Sperrumrichters angeschlossener Regler RV und eine der Störgrößenaufschaltung dienende Rampenschaltung R sind an einen als Schmitt-Trigger S ausgebildeten Analog-Digital-Umsetzer angeschlossen. Ein Taktgenerator T liefert die Taktspannung für eine Modulationsstufe M und die Rampenschaltung R. Die am Ausgang der Modulationsstufe erhaltenen breitenmodulierten Impulse wei^den über eine Treiberstufe LV an die Basis des Schalttransistors Ts1 geführt.

Der Regler RV liefert eine von der Regelabweichung abhängige Vergleichsspannung IT * Diese wird vom Schmitt-Trigger S mit einer in der Rampenschaltung R erzeugten Sägezahnspannung U vergleichen. Die Rampenschaltung besteht im wesentliehen aus einem Kondensator C , an dem eine Sägezahnspannung gebildet wird und dem ein vom Taktgeber T gesteuerter Schalttransistor Ts2 mit seiner Kollektor-Emitterstrecke

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parallel geschaltet ist. Der Kondensator C_r ist über einen Ladewiderstand R1 und über eine Konstantstromschaltung, gebildet von einem Transistor Ts3, den Widerständen R3, R4 und einer Zenerdiode ZD an die Eingangsspannung des Sperrumrichters angeschlossen.

In jeder Arbeitsperiode steigt die Sägezahnspannung etwa von Null an. Die Anstiegsgeschvvindigkeit ändert, sich mit der Eingangsspannung U . Sind die Vergleichsspannungen TJ und die Sägezahnspannung U__ gleich groß, dann gibt der Schmitt-Trigger S ein Sperrsignal über die Modulationsstufe M und die Treiberstufe LV an den Schalttransistor Ts1. Wird die Vergleichsspannung U in der Amplitude begrenzt, z.B. durch einen Spannungsteiler am Ausgang des Hegelverstärkers RV, dann wirkt die eingangsspannungsabhängige Rainpenschaltung R auch bei fehlender Reglerwirkung als Begrenzer für das Tastverhältnis und damit für die Ausgangsspannung des Sperrumrichters. Die Begrenzung-des Tastverhältnisses verhindert auch eine übermäßige Induktionsbeanspruchung des Transformators Tr und seiner Sättigung, wenn der Regelverstärker z.B. beim Einschalten und bei plötzlicher Belastung des Sperrumrichters infolge vorübergehend zu kleiner Regelgröße ein zu hohes Tastverhältnis vorgeben wollte.

Die optimale Wirkung der Rampenschaltung R für Durchgangsdämpfung und Spannungsbegrenzung wird nur bei solcher Bemessung erreicht, daß die Sägezahnspannung in der zur jeweiligen Eingangsspannung U₀ passenden Zeit ti die Vergleichsspannung TJ , die während der Periodendauer als konstant angesehen werden kann, erreicht. Dazu wird beim Sperrumrichter der Kondensator Gr, der vor jeder Einschaltzeit durch den

Schalttransistor Ts2 entladen ist, von zwei Strömen geladen und zv/ar von einem konstanten Strom über den Transistor

Ts5 und von einem eingangsspannungsabhängigen Strom über

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den Widerstand R1. Die Kondensatorspannung steigt dann nach einer Exponentialfunktion an. Bei geeigneter Auslegung der Bauteile wird nur der nahezu lineare Teil der Exponentialfunktion ausgenutzt.

3 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

-6-Patentansprüche

1. Fremdgesteuerter Sperrumrichter mit stabilisierter Ausgangs spannung, dadurch gekennzeichnet, daß eine eingangsspannungsabhängige Stabilisierung der Ausgangsspannung durch Störgrößenaufschaltung unter Verwendung einer Sägezahnspannung konstanter Periode erfolgt, deren Flankensteilheit von der Summe eines von der Eingangsspannung des Sperrumrichters abhängigen Stromes und eines Konstantstromes abhängig ist und daß ein Vergleich der Sägezahnspannung mit einer Bezugsspannung eine impulsbreitenmodulierte Steuerspannung für das Stellglied des Sperrumrichters liefert.

2. Sperrumrichter nach Anspruch 1 , dadurch.· gekennzeichnet , daß die Erzeugung der Sägezahnspannung an einem Kondensator erfolgt, der über einen Widerstand mit der Eingangsspannungsquelle des Sperrumrichters und mit einer Konstantstromquelle verbunden und in Parallelschaltung im periodisch arbeitenden Schalter angeordnet ist.

3. Sperrumrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Sclialtmittel zum Ausregeln lastabhängiger Schwa.nkungen der Ausgangs spannung des Sperrumrichters zusätzlich zur Durchführung der Störgrößenaufschaltung ausgenutzt werden.

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