DE1438468C - Gleichrichteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichrichteranordnung zur Erzeugung einer konstanten Ausgleichsspannung mit wenigstens einer Reihenschaltung eines Hauptgleichrichters und einer Sättigungsdrossel sowie mit einem an die gleichzeitig als Steuerwicklung dienende Arbeitswicklung der Sättigungsdrossel parallel zum Ausgang angeschlossenen Steuerkreis aus einer Reihenschaltung einer Gleichstromquelle und eines Hilfsgleichrichters, der, bezogen auf die Sättigungsdrossel, mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung wie der Hauptgleichrichter geschaltet ist.

Aus der schweizerischen Patentschrift 327 487 ist ein Ventilgleichrichter mit Phasenanschnittsteuerung bekannt, dessen Steuerkreis eine Wechselstromquelle, eine Sättigungsdrossel, einen Gleichrichter und eine Gleichstromquelle umfaßt. Durch die Sättigungsdrossel wird eine Verminderung der erforderlichen Steuerleistung erstrebt. Diese Schaltung ist gegenüber Änderungen der Eingangswechselspannung empfindlich.

Die deutsche Auslegeschrift 1 027 305 beschreibt eine Gleichrichteranordnung mit einer Schaltdrossel als Stromsteuerelement, deren Steuerwicklung von

einer Steuerschaltung beaufschlagt ist, die aus einer

Wechselstromquelle, einerGleichrichterschaltung, einer Gleichstromquelle und einer Sättigungsdrossel besteht.

Hier dient die Sättigungsdrossel des Steuerkreises im wesentlichen der Strombegrenzung des Steuerstroms.

Ferner ist in den BBC-Nachrichten, Jan./Juni 1956,

auf den Seiten 10 und 11 ein Rücklaufmagnetverstärker beschrieben, dessen Gleichstromsteuerkreis aus einem ohmschen Widerstand und einem Gleichrichter besteht

ίο und auf die als Steuerwicklung dienende Arbeitswicklung der Sättigungsdrossel arbeitet. Auch diese Schaltung zeigt eine Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Eingangsspannung.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Gleichrichteranordnung der eingangs genannten Art, deren Ausgangsgleichspannung von Schwankungen der Eingangswechselspannung unabhängig ist, und zwar soll die Stabilisierung innerhalb eines weiten Bereichs der Eingangswechselspannungsänderungen wirksam sein.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Steuerkreis neben der ersten Steuerstufe mit dem genannten Hilfsgleichrichter und der Gleichstromquelle im Anschluß an einen Verbindungspunkt eine zweite Steuerstufe aus zwei Parallelzweigen aufweist, deren einer Zweig eine zweite Sättigungsdrossel und eine zweite Gleichstromquelle und deren anderer Zweig einen zweiten Hilfsgleichrichter enthält, daß der Verbindungspunkt über einen Widerstand mit der Ausgangsseite des Hauptgleichrichters verbunden ist und daß der zweite Hilfsgleichrichter, bezogen auf die Sättigungsdrossel, die gleiche Durchlaßrichtung wie der Hauptgleichrichter hat.

Durch Anwendung eines zweistufigen Steuerkreises wird die Abhängigkeit der Ausgangsgleichspannung von der Eingangswechselspannung, die bei einem einstufigen Steuerkreis noch vorhanden ist, ausgeschaltet, so daß für einen weiten Bereich von Eingangswechselspannungsänderungen eine Stabilisierung erreicht wird.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. Es stellt dar

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 Wellenformdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Schaltungsanordnung und

F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine Einwegschaltung. Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch mit einer Vollwegschaltung Anwendung finden.

Die nicht dargestellte Wechselspannungsquelle ist mit den Eingangsklemmen 1 der Anordnung verbunden. Daran ist ein Transformator 2 angeschlossen, an dessen Ausgangsklemmen 3 eine Gleichrichterschaltung angeschlossen ist. Eine Sättigungsdrossel 4 bildet zusammen mit einem Hauptgleichrichter 5 und einem Kondensator 8 den Gleichrichterkreis. Eine Steuerstufe in Ringschaltung umfaßt einen ersten Hilfsgleichrichter 6 geringer Leistung und eine Gleichstromquelle 7 geringer Leistung. Diese Schaltelemente bilden die erste Stufe des Steuerkreises, wodurch der Magnetisierungsgrad der Sättigungsdrossel 4 gesteuert werden kann. Die Klemmen 9 dienen als Ausgangsklemmen der Anordnung, an denen die Gleichspannung abgenommen werden kann. Zur Glättung der Ausgangsspannung dient ein Kondensator 8, dessen Kapazität

für die folgenden Überlegungen als so groß angenommen sei, daß die Ausgangsspannung im wesentlichen keine Welligkeitskomponente aufweist. Gegebenenfalls kann man zur weiteren Glättung an sich bekannte Glättungsmittel vorsehen. S

Die zweite Steuerstufe besteht aus einem zweiten Hilfsgleichrichter 36 und parallel dazu einer zweiten Sättigungsdrossel 34, die in Reihe mit einer zweiten Gleichstromquelle 35 geschaltet ist, und ist in den in Ringanordnung geschalteten Steuerkreis eingesetzt, wobei mit Hilfe eines Widerstandes 37 dieser zweiten Steuerstufe Spannung zugeführt wird. Der Magnetisierungsstrom der zweiten Sättigungsdrossel 34 wird so gewählt, daß er niedriger ist als der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 4. In diesem Ausführungsbeispiel arbeitet die Sättigungsdrossel 4 des Steuerkreises als Stromsteuerelement der Gleichrichterschaltung.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 1 soll im folgenden in Zusammenhang mit der Darstellung der Spannungswellenform in F i g. 2 beschrieben werden, in welcher sich die F i g. 2a auf die Spannung der ersten Sättigungsdrossel 4 und die Fig. 2b auf die Spannung der zweiten Sättigungsdrossel 34 bezieht. In dem Zeitabschnitt I₁ bis ί_Ί der Fig. 2 b wird die Spannung E_e an der Klemme 38 (F i g. 1) Null, da Strom von dem Ausgangskreis durch den Widerstand 37 geliefert wird und der Hilfsgleichrichter 36 leitend ist. Infolgedessen liegt die Sättigungsdrossel 34 an der Spannung der Gleichstromquelle 35, welches dem mit nach rechts abwärts verlaufenden Linien schraffierten Teil entspricht, und wird zurückgestellt. Nach dem Zeitpunkt t₇ wird die Spannung E₁ geringer als die Summe der Spannungen £₄ + E₅, und der Gleichrichter 6 wird leitend. Darauf folgt £₆ der Wellenform von .E₁, wie in F i g. 2b gezeigt. Infolgedessen wird die Sättigungsdrossel 34 auf ihren Sättigungswert magnetisiert durch eine Spannung, die durch den mit nach rechts aufwärts verlaufenden Linien schraffierten Teil angezeigt ist. Der Strom, welcher zu dieser Zeit durch den Steuerkreis fließt, ist der Strom durch den Widerstand 37 und der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 34. Wenn dieser Strom auf einen Wert vorherbestimmt ist, der niedriger als der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 4 ist, wird dieselbe nicht magnetisiert, bei der Zeitpunkt t_s erreicht ist. Zur Zeit i₈ verliert sie plötzlich ihre Gegenspannung, da die Sättigungsdrossel 34 die Sättigung erreicht, und die Spannung E₆ wird gleich E₅. Infolgedessen wird in dem Zeitintervall t_& bis t₉ die Sättigungsdrossel 4 durch eine Größe zurückgestellt, die der Fläche des mit nach rechts abwärts verlaufenden Linien schraffierten Teiles entspricht (F i g. 2 a). In F i g. 2 b wiederholt sich nach dem Zeitpunkt t₁₀ die gleiche Arbeitsweise, wie zuvor beschrieben. In dem Zeitintervall t_s bis t_s (F ig. 2 a) folgt die Spannung E₃ der Spannung E₁, da die Sättigungsdrossel 4 magnetisiert ist. In dem Intervall i₈ bis 1 ₉ jedoch wird die Sättigungsdrossel 4 zurückgestellt, da E₃ gleich £₄ + E₅ wird, wie vorher beschrieben. Das Zeitintervall i₉ bis t_n ist gleich dem Intervall t₅ bis t₇. Nach dem Zeitpunkt /_n wird der Hauptgleichrichter 5 leitend, Ε_Ά wird gleich E₂, und die Sättigungsdrossel 4 unterdrückt den Gleichrichterstrom, welcher dem mit nach rechts aufwärts verlaufenden Linien schraffierten Teil entspricht, und erreicht die Sättigung. Gleichrichtung erfolgt in dem Intervall I₁₂ bis i₁₃. Wenn die Fläche dieses Teiles mit A₂ bezeichnet wird, ergibt sich die folgende Beziehung in F i g. 2: Wenn die Flächen der schraffierten Teile A₁ in F i g. 2a gleich sind, wird die Fläche des Teiles, in welchem der Wert E₁ den Wert E₂ übersteigt, gleich A₁ + A₂- Wenn die Spannung £₄ so ausgewählt ist, daß sie gleich — E₂ ist, wird die Fläche CDEGHC in F i g. 2b gleich A₁ + A₂. Hieraus ergibt sich, daß die Fläche CDEFGHC, die nach Abzug der Fläche EFGE, welche der Fläche A₁ entspricht, verbleibt, gleich der Fläche A₂ ist. Da fernerhin die Fläche DEFD und die Fläche ABCDA gleich sind, werden folgende Beziehungen erhalten:

A₂ = Fläche CDEFGHC = Fläche ABHGA (etwa rechteckförmig) = E₅- T,

wobei T die Periode der Wechselspannungsquelle darstellt. Da entsprechend der obigen Gleichung A₂ nur durch E₅ bestimmt ist, kann der Gleichrichterausgang durch Veränderung von E₅ gesteuert werden. Da weiterhin A₂ und E₁ nicht direkt miteinander in Verbindung stellen, wird der Gleichrichterausgang unveränderlich gehalten, auch wenn die Wechselspannung schwankt. F i g. 3 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, in welcher die Schaltung nach F i g. 1 zu einem Vollweggleichrichterkreis erweitert ist. Der Transformator 2 besitzt eine Mittelanzapfung 39, die mit dem einen Pol der Ausgangsseite verbunden ist. Für den Steuerkreis ist ein Zusatztransformator 18 vorhanden, der in die erste Steuerstufe eingefügt ist, und zwar sind die Enden 19 der Sekundärwicklung mit den ersten Hilfsgleichrichtern 6 und die Mittelanzapfung 40 mit der Gleichstromquelle 7 verbunden. Im übrigen entspricht diese Schaltung der Schaltung nach Fig. 1. Die Auftrennung der ersten Steuerstufe und die zweifache Verwendung des ersten Hilfsgleichrichters ist lediglich durch die Vollwegschaltung bedingt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gleichrichteranordnung zur Erzeugung einer konstanten Ausgleichsspannung mit wenigstens einer Reihenschaltung eines Hauptgleichrichters und einer Sättigungsdrossel sowie mit einem an die gleichzeitig als Steuerwicklung dienende Arbeitswicklung der Sättigungsdrossel parallel zum Ausgang angeschlossenen Steuerkreis aus einer Reihenschaltung einer Gleichstromquelle und eines Hilfsgleichrichters, der, bezogen auf die Sättigungsdrossel, mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung wie der Hauptgleichrichter geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis neben der ersten Steuerstufe mit dem genannten Hilfsgleichrichter (6) und der Gleichstromquelle (7) im Anschluß an einen Verbindungspunkt (38) eine zweite Steuerstufe aus zwei Parallelzweigen aufweist, deren einer Zweig eine zweite Sättigungsdrossel (34) und eine zweite Gleichstromquelle (35) und deren anderer Zweig einen zweiten Hilfsgleichrichter (36) enthält, daß der Verbindungspunkt (38) über einen Widerstand (37) mit der Ausgangsseite (9) des Hauptgleichrichters (5) verbunden ist und daß der zweite Hilfsgleichrichter (36), bezogen auf die Sättigungsdrossel (4), die gleiche Durchlaßrichtung wie der Hauptgleichrichter (5) hat.

2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Eingangstransformator (2) mit einer mit Mittelanzapfung (39) versehenen Sekundärwicklung enthält und als Zweiweggleichrichter geschaltet ist.

3. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Transformator (18) mit einer mit Mittelanzapfung (40) versehenen Sekundärwicklung vorgesehen ist, deren Enden (19) an die ersten Hilfsgleichrichter (6) und deren Mittelanzapfung (40) an die erste Gleichstromquelle (7) geführt sind.