DE1134736B - Circuit arrangement for regrouping two or more current sources in series or parallel connection - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zum Umgruppieren von zwei oder mehreren Stromquellen in Reihen- oder Parallelschaltung In verschiedenen Anlagen der Elektrotechnik kommt es häufig darauf an, eine Reihen- oder Parallelschaltung von Stromquellen vorzunehmen, je nachdem, welche Spannung seitens eines Verbrauchers gefordert wird. Üblicherweise werden zur Vornahme der Umgruppierungen Schalter benutzt. Nachteilig ist dabei, daß im Augenblick des Umschaltens kurzzeitig eine Leistungsunterbrechung erfolgt oder daß kurzzeitig eine der Stromquellen kurzgeschlossen wird, was nur zum Teil durch einen Zusatzwiderstand verhindert werden kann.Circuit arrangement for regrouping two or more current sources in series or parallel connection In different systems of electrical engineering comes it is often a question of connecting power sources in series or in parallel, depending on which voltage is required by a consumer. Usually switches are used to carry out the regrouping. The disadvantage here is that at the moment of switching there is a brief power interruption or that one of the power sources is briefly short-circuited, which is only partially can be prevented by an additional resistor.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Umgruppieren von zwei oder mehreren Stromquellen in Reihen- oder Parallelschaltung. Erfindungsgemäß sind jeweils zwei Stromquellen mit einer gleichen Anzahl von Ventilen nach Art einer Brückenschaltung zusammengeschaltet, und in jeder Brücke steuert nur ein in der einen Diagonale liegender Schalter den Umgruppierungsvorgang, wobei die Stromventile so ausgelegt sind, daß sie in der Parallelschaltung ständig vom Strom durchflossen werden können und ein im Diagonalkreis liegender überstromschalter, z. B. eine Sicherung, die Teilstromquellen während der Reihenschaltung gegen Kurzschlüsse infolge Verlustes der Sperrwirkung der Sperrzellen schützt.The invention relates to a circuit arrangement for regrouping two or more power sources connected in series or in parallel. According to the invention are each two power sources with an equal number of valves in the manner of a Bridge circuit interconnected, and in each bridge only controls one in the a diagonal switch controls the regrouping process, with the flow control valves are designed in such a way that current flows continuously through them in the parallel connection can be and an overcurrent switch located in the diagonal circle, e.g. B. a fuse, the partial current sources during the series connection against short circuits due to loss the blocking effect of the blocking cells protects.

Es ist bereits eine unterbrechungslose Umschalteinrichtung für eine Reihenparallelschaltung bekanntgeworden, bei der jedoch die Umschaltung von einer Reihen- zu einer Parallelschaltung durch Schalter vorgenommen wird. Vorgesehene Sperrzellen dienen lediglich dazu, in der Parallelschaltung die niedrige Spannung zu sperren. Im Gegensatz dazu werden die Stromventile bei dem vorgeschlagenen Gegenstand zum Führen des Parallelstromes herangezogen und sind dementsprechend ausgebildet.It is already an uninterruptible switching device for one Series parallel connection became known, but in which the switching from one Series to parallel connection is made by switches. Intended Blocking cells only serve to keep the low voltage in the parallel connection to lock. In contrast, the flow control valves are used in the proposed subject matter used to conduct the parallel current and are designed accordingly.

Durch diese Maßnahme ergibt sich der Vorteil, Schalter zu ersparen. Weiterhin wesentlich ist bei der bekanntgewordenen Anordnung das Einhalten einer bestimmten Schaltfolge beim übergang von Parallelauf eine Reihenschaltung, da andernfalls ein Kurzschluß von Teilbatterien entstehen kann. Eine derartige betriebsstörende Möglichkeit ist bei dem vorgeschlagenen Gegenstand ausgeschaltet worden. Der Vorteil, eine Umgruppierung der Schaltungen vornehmen zu können, ohne daß eine Leistungsunterbrechung erfolgt, ist erhalten geblieben.This measure has the advantage of saving switches. In the case of the arrangement that has become known, it is also essential to comply with a specific switching sequence when changing from parallel to series connection, otherwise a short circuit of partial batteries can occur. Such a disruptive one Possibility has been eliminated in the proposed item. The advantage, to be able to regroup the circuits without a power interruption is done, has been preserved.

An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt die Fig. 1 ein Beispiel der angegebenen Brückenschaltung; in Fig. 2 ist ein Beispiel mit zwei aneinandergereihten Brückenschaltungen dargestellt, und schließt zeigt die Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Brükkenschaltungen der angegebenen Art selbst wieder unter Zuhilfenahme von Gleichrichtern zu einer Brückenschaltung vereinigt sind.A schematic exemplary embodiment is given with the aid of a drawing of the invention shown. 1 shows an example of the specified bridge circuit; in Fig. 2 an example is shown with two juxtaposed bridge circuits, and finally, FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which two bridge circuits of the specified type itself again with the help of rectifiers to a Bridge circuit are combined.

Die Anordnung nach Fig. 1 enthält zwei Stromquellen 1, 2 beliebiger Art, die mit Gleichrichtern 3, 4 zu einer Schaltung ähnlich einer Brückenschaltung vereinigt sind. In der einen Brückendiagonale liegt ein Schalter 5, der zur Herstellung der Reihen- bzw. Parallelschaltung dient. An die andere Brückendiagonale ist ein Verbraucher 6 angeschlossen, der voraussetzungsgemäß verschiedene Spannungen erfordert. Bei offenem Schalter 5 liegen beide Stromquellen 1, 2 parallel und bei geschlossenem Schalter in Reihe, wobei die Stromquelle 2 durch das Ventil 4 gegen den Kurzschluß über den Schalter 5 geschützt ist. Entsprechendes gilt sinngemäß für die Stromquelle 1. Zum Schutz gegen Kurzschlüsse bei etwaigem Versagen der Sperrwirkung der Ventile kann der Schalter 5 mit einer überstromauslösung oder einer Vorsicherung ausgerüstet werden. Die angegebene Anordnung gestattet es, die Spannung für den Verbraucher im Verhältnis 1:2 zu ändern, wobei während des Umschaltens, gleichgültig in welcher Reihenfolge es geschieht, keine Leistungsunterbrechung stattfindet.The arrangement according to FIG. 1 contains two current sources 1, 2 of any type, which are combined with rectifiers 3, 4 to form a circuit similar to a bridge circuit. In one bridge diagonal there is a switch 5 which is used to produce the series or parallel connection. A consumer 6 is connected to the other bridge diagonal, which requires different voltages according to the requirements. When the switch 5 is open, both current sources 1, 2 are in parallel and when the switch is closed in series, the current source 2 being protected against the short circuit via the switch 5 by the valve 4 . The same applies analogously to the power source 1. To protect against short circuits in the event of a failure of the blocking effect of the valves, the switch 5 can be equipped with an overcurrent release or a backup fuse. The specified arrangement allows the voltage for the consumer to be changed in a ratio of 1: 2, with no power interruption taking place during the switchover, regardless of the sequence in which it occurs.

Die angegebene grundsätzliche Schaltung kann auch dort angewandt werden, wo beispielsweise ein Spannungsverhältnis von 1:3 erreicht werden soll. Dazu wird unter der Voraussetzung, daß alle Stromquellen gleiche Spannung haben, eine Anordnung nach Fig. 2 gewählt. Bei dieser Anordnung sind zwei Brückenschaltungen der grundsätzlichen Form vorhanden, und zwar enthält die eine Brückenschaltung die Stromquellen 11, 12, die Gleichrichter 14, 16, die andere Brückenschaltung die Stromquellen 12, 13 und die Gleichrichter 15, 17. Beide Brückenschaltungen sind so miteinander vereinigt, daß die Stromquelle 12 gemeinsam ist. An die Eckpunkte ist wiederum der Verbraucher 6 angeschlossen. Zur Durchführung dienen die in den Brückendiagonalen angeordneten Schalter 5 und 7: Sind beide Schalter 5 und 7 geöffnet, so sind alle Stromquellen 11, 12, 13 parallel geschaltet. Für den Verbraucher 6 steht in diesem Fall eine Gleichspannung von beispielsweise 100 V zur Verfügung. Wird der Schalter 5 geschlossen, so sind zwei Stromquellen nach wie vor untereinander parallel geschaltet, die dritte Stromquelle liegt aber in Reihe zu dieser Parallelschaltung. Die für den Verbraucher resultierende Spannung beträgt dabei 200 V. Allerdings ist in diesem Fall keine gleichmäßige Belastung der einzelnen Stromquellen mehr vorhanden, was z. B. für Akkumulatoren wegen der ungleichmäßigen Entladung störend sein kann. Wenn schließlich beide Schalter 5 und 7 geschlossen sind, so sind alle Stromquellen 11, 12, 13 in Reihe geschaltet, und die Verbraucherspannung beträgt dann 300 V. Wird gleichmäßige Belastung der Stromquellen gefordert, dann kann nur der Spannungssprung 1:3 ausgeführt werden.The specified basic circuit can also be used where, for example, a voltage ratio of 1: 3 is to be achieved. For this purpose, an arrangement according to FIG. 2 is selected, provided that all current sources have the same voltage. In this arrangement there are two bridge circuits of the basic form, namely one bridge circuit contains the current sources 11, 12, the rectifiers 14, 16, the other bridge circuit the current sources 12, 13 and the rectifiers 15, 17. Both bridge circuits are thus combined that the power source 12 is common. The consumer 6 is in turn connected to the corner points. The switches 5 and 7 arranged in the bridge diagonals are used for implementation: If both switches 5 and 7 are open, then all the current sources 11, 12, 13 are connected in parallel. In this case, a direct voltage of 100 V, for example, is available for the consumer 6. If the switch 5 is closed, two current sources are still connected in parallel to one another, but the third current source is in series with this parallel connection. The resulting voltage for the consumer is 200 V. However, in this case there is no longer a uniform load on the individual power sources. B. for accumulators because of the uneven discharge can be disturbing. When both switches 5 and 7 are closed, all current sources 11, 12, 13 are connected in series, and the consumer voltage is then 300 V. If the current sources are required to be evenly loaded, only the voltage jump 1: 3 can be carried out.

Die angegebene Anordnung läßt sich beliebig erweitern; so z. B. sind für die Spannungsstufen 1:2:3:4 insgesamt drei Schalter und sechs Ventile erforderlich.The specified arrangement can be expanded as required; so z. B. are a total of three switches and six valves are required for voltage levels 1: 2: 3: 4.

Eine etwas andere Anordnung läßt sich dadurch erzielen, daß die grundsätzliche Schaltfigur gemäß Fig. 1 als komplette Stromquelle in eine gleichartig aufgebaute Schaltung eingesetzt wird. Daraus ergibt sich die Schaltung nach Fig. 3. Hier sind zwei Schaltungen mit den Stromquellen 1, 2 und den Gleichrichtern 3, 4 bzw. mit den Stromquellen 1', 2' und den Gleichrichtern 3', 4' unter Zuhilfenahme weiterer Gleichrichter 20, 21 und eines in der Diagonale liegenden Schalters 32 zu einer Gesamtschaltung vereinigt, bei der sich jeweils Verdoppelungen der Spannungen erzielen lassen. Dabei sind folgende Umschaltungen bzw. Spannungsstufen möglich: Schalter 30, 31, 32 geöffnet: Die Gesamtspannung ist gleich der Spannung jeder Stromquelle.A somewhat different arrangement can be achieved in that the basic circuit diagram according to FIG. 1 is used as a complete power source in a similarly constructed circuit. This results in the circuit according to FIG. 3. Here are two circuits with the current sources 1, 2 and the rectifiers 3, 4 or with the current sources 1 ', 2' and the rectifiers 3 ', 4' with the aid of further rectifiers 20, 21 and a switch 32 located on the diagonal are combined to form an overall circuit in which doubling of the voltages can be achieved in each case. The following switchovers or voltage levels are possible: Switches 30, 31, 32 open: The total voltage is equal to the voltage of each current source.

Die Schalter 30, 31 sind geschlossen, der Schalter 32 ist geöffnet: Die Gesamtspannung ist gleich der doppelten Einzelspannung.The switches 30, 31 are closed, the switch 32 is open: the total voltage is equal to twice the individual voltage.

Der Schalter 30 ist geöffnet, die Schalter 31, 32 sind geschlossen: Die Gesamtspannung ist gleich der dreifachen Einzelspannung.The switch 30 is open, the switches 31, 32 are closed: the total voltage is equal to three times the individual voltage.

Die Schalter 30, 31, 32 sind geschlossen: Die Gesamtspannung ist gleich der vierfachen Einzelspannung.The switches 30, 31, 32 are closed: the total voltage is equal to four times the individual voltage.

Wenn auf gleichmäßige Belastung aller Stromquellen Wert gelegt wird, dann können auch in diesem Fall nur die Stufen 1:2:4 ausgenutzt werden.If equal loading of all power sources is important, then only levels 1: 2: 4 can also be used in this case.

Der in der Brückendiagonale liegende Schalter kann im übrigen ein kontaktloses Schaltglied, beispielsweise ein Transistor sein. Um den Aufbau der Schaltung zu vereinfachen, können alle Ventile in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sein, das mit einer entsprechenden Kühleinrichtung versehen ist.The switch located in the bridge diagonal can also be a contactless switching element, for example a transistor. To build the To simplify the circuit, all valves can be built into a common housing be, which is provided with a corresponding cooling device.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zum Umgruppieren von zwei oder mehreren Stromquellen in Reihen-oder Parallelschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Stromquellen mit einer gleichen Anzahl von Ventilen nach Art einer Brückenschaltung zusammengeschaltet sind und daß in jeder Brücke nur ein in der einen Diagonale liegender Schalter den Umgruppierungsvorgang steuert, wobei die Stromventile so ausgelegt sind, daß sie in der Parallelschaltung ständig vom Strom durchflossen werden können und ein im Diagonalkreis liegender überstromschalter, z. B. eine Sicherung, die Teilstromquellen während der Reihenschaltung gegen Kurzschlüsse infolge Verlustes der Sperrwirkung der Sperrzellen schützt. CLAIMS: 1. Circuitry for regrouping two or several current sources in series or parallel connection, characterized in that that each two power sources with an equal number of valves in the manner of a Bridge circuit are interconnected and that in each bridge only one in the a diagonal switch controls the regrouping process, with the Current valves are designed so that they are constantly connected to the current in the parallel connection can be flowed through and an overcurrent switch located in the diagonal circle, z. B. a fuse, the partial power sources during the series connection against short circuits as a result of the loss of the blocking effect of the blocking cells. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromventile steuerbar sind. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the flow control valves are controllable. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der diagonale Schalter ein kontaktloses Schaltglied, z. B. ein Transistor ist. 3. Circuit arrangement according to Claims 1 and 2, characterized in that the diagonal Switch a contactless switching element, e.g. B. is a transistor. 4. Anordnung zum Umgruppieren von Stromquellen, dadurch gekennzeichnet, daß zum mehrfachen Umgruppieren die Anordnung nach Anspruch 1 als eine Stromquelle in einer Gesamtanordnung nach Anspruch 1 angeordnet wird (Fig. 3). 4. Arrangement for Regrouping of power sources, characterized in that for multiple regrouping the arrangement of claim 1 as a power source in an overall arrangement Claim 1 is arranged (Fig. 3). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stromventile einer kompletten Schaltung in ein gemeinsames Gehäuse, z. B. zum Zwecke der Kühlung, eingebaut werden. 5. Circuit arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that all flow control valves of a complete circuit in one common housing, e.g. B. for the purpose of cooling, installed. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Gruppierungsschalter eine Sicherung angeordnet ist, die beim Versagen der Stromventile die in den Teilkreisen entstehenden Kurzschlußströme abschaltet. 6. Circuit arrangement according to claims 1 to 5, characterized in that in series with the grouping switch a fuse is arranged, which in the case of failure of the flow control valves in the sub-circles short-circuit currents that arise. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Diagonale angeordnete Gruppierungsschalter mit einer Überstromauslösung versehen ist. B. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen eines Spannungsverhältnisses von mehr als 1: 2 eine oder mehrere weitere Stromquellen parallel zu der zweiten oder weiteren Anordnung mit ihren Stromventilen und Schaltern angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1717 795.7. Circuit arrangement according to claim 1 to 6, characterized in that the grouping switch arranged in the diagonal is provided with an overcurrent release. B. Circuit arrangement according to claim 1 to 7, characterized in that to achieve a voltage ratio of more than 1: 2 one or more other power sources in parallel with the second or further arrangement with their flow control valves and switches are arranged. Into consideration Drawn publications: German utility model No. 1717 795.