DE1638008B2 - Mit Gleichspannung gespeiste, geregelte Gleichspannungsversorgungseinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Gleichspanung gespeiste, geregelle Glcichspannungsversorungseinrichtung, bei der die Sehnltzeitpunktc eines als erhackcr wirkenden steuerbaren Schalters, dessen lUsgangsimpulse den Mittelwert der Ausgangsgröße er Einrichtung bestimmen, in Abhängigkeit von einer Nenngröße einer variablen Belastung, /.. B. eines >rehstrt>mmotors mit gegebenenfalls vorgeschalteter Glättungs- und Wechselnchterschaltung, durch Ein- und Ausschaltimpulse eines Steuergeräts steuerbar sind.

Es sind bereits Gleichspannungsversorgungen bekannt, die spannungsabhängig derart gesteuert werden, daß an der Belastung eine annähernd konstante Spannung aufrechterhalten bleibt. Für die Regelung der Gleichspannungsversorgung gibt es verschiedene Möglichkeiten In einem bekannten Fall wird die konstante Eingangsspannung einer regelbaren Brücke zugeführt, an deren Ausgang die geregelte Gleichspannung abgenommen werden kann. In einem anderen Fall liegt in der Gleichspannungszuleitung ein Transistor, der mit konstanter Frequenz leitend gemacht und dessen Einschaltdauer geregelt wird, wobei ein nachgeschaltetes Siebglied aus diesen Gleichspannungsimpulsen einen Mittelwert bildet.

Bei einer Spannungsregelung durch ein stetig steuerbares Durchlaßorgan, das mit der Belastung als Längsstellglied in Reihe geschaltet ist, tritt grundsätzlieh die Schwierigkeit auf, daß die in dem Längsstellglied umgesetzte Verlustleistung, insbesondere bei einem Transistor, einen maximal zulässigen Wert nicht überschreiten darf, so daß der Regelbereich hierdurch erheblich eingeschränkt wird.

Es ist ferner ein durch Impulse gesteuerter Schalter als Durchiaßorgan bekannt. Hierbei wird die Ausgangsspannung durch Änderung des Tastverhältnisses des Schalters bzw. der Schalter-Ausgangsimpulsc geregelt. Irgendeine Strombegrenzung ist hierbei nicht vorgesehen.

Bei einer anderen bekannten Regeleinrichtung wird der Schalter durch einen astabilen Multivibrator gesteuert, dessen Impulsdauer geregelt wird. Hierbei ist es nicht möglich, die Impulsdauer beliebig weit herunterzuregeln, weil bei Unterschreiten einer Min· destdauer die Schwingungen des astabilen Multivibrators aussetzen. Nach dem Aussetzen der Schwingungen schwingt der Multivibrator nur unkontrolliert wieder an. Die Ausgangsgröße läßt sich daher nur in begrenztem Maß herunterregcln, was insbesondere bei einem ausgangsseitigen Kurzschluß kritisch ist.

Bei der eingangs erwähnten bekannten Gleichspannungsversorgungseinrichtung beeinflussen die Ausgangsspannung und der entnommene Strom die Frequenz und das Tastverhältnis der Schwingung, also die Schaltimpulse. Alle Größen sind jedoch eng miteinander verknüpft. Denn der entnommene Strom läßt die Ausgangsspannung sinken. Eine Rückkopplung wirkt gleichzeitig auf die Impulsdauer und die Impulsfrequenz. Die Ausgangsspanniing läßt sich im Verhältnis 4 : I herabsetzen. Es ist jedoch nicht möglich, mit einer Ausgangsspannung nahe Null zu arbeiten.

Bei zahlreichen elektrischen Geräten tritt das Problem der Überlastung auf. Insbesondere Halblcitcrschaltelemente, wie gesteuerte Gleichrichter, unterliegen bei Überlastung sehr rasch der Gefahr einer Zerstörung. Aus diesem Grund war man z. B. bei Wechselrichtern gezwungen, die dort verwendeten gesteuerten Gleichrichter von vornherein so groß auszulegen, daß sie jeden im Betrieb zu erwartenden Überstrom aushalten.Trotzdem konnte eine Zerstörung nicht verhindert werden, wenn infolge einer I ehlsieueriing zwei in Reihe liegende Gleichrichier gleichzeitig leitend gemacht wurden und dadurch ein Kurzschluß entstand.

Ähnliche Probleme ergeben sich mich bei der geregelten Gleichspannungsversorgung selbst. Alle vom Gleichstrom dun hflosseneii Komponenten müssen

so ausgelegt sein, daß sie den im Beirieb zu erwartenden überströmen gewachsen sind. Trotzdem konnte man für die Regelung bisher keinen gesteuerten Gleichrichter verwenden, weil dieser bei einem Kurzschluß am Ausgang der Gleichspannungsversorjung durch den Kurzschlußstrom zerstört worden wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten An anzugeben, deren Regelbereich im Hinblick auf eine Reduzierung von Überströmen vergrößert ist, insbesondere so, daß ίο bei einer Belastung in Form eines mil der geglätteten Ausgangsspannung gespeisten Wechselrichters mit steuerbaren Gleichrichtern und nachgeschaltetem Drehstrommotor dessen Drehrichtung durch Umsteuerung der steuerbaren Gleichrichter sehr schnell umkehrbar ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Steuergerät einen Strommeßkreis aufweist, der eine Regelung der Ausgangsspannung der Einrichtung durch eine Änderung von Dauer und rolgefrequenz der Schalterausgangsimpulse bewirkt, wenn der Belastungsstrom einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet.

Ferner ist dafür gesorgt, daß der Strommeßkreis ausgeschaltet ist, wenn er einen innerhalb des normalen Betriebsbereichs liegenden Strom mißt, und daß dann das Steuergerät die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert der Ausgangsspannung durch die Änderung von Dauer und Folgefrequenz der Schalterausgangsimpulse regelt.

Auf diese Weise erfolgt bei einer innerhalb des Normalbereichs liegenden Belastungsstromstarke eine Spannungsregelung in Abhängigkeit von der jeweiligen Ausgangsspannung, und nur bei Überschreiten des vorbestimmten Maximalwertes des Belastungsstromes 3s wird die Spannungsregelung von der Stromregelung übersteuert.

Durch den geschilderten Eingriff in den Regelmechanismus der Gleichspannungsversorgung erhält man eine absolut gegen Überlastung geschützte Schaltung. Selbst ein Kurzschluß, also die gefährlichste Form einer I ierlastung, hat nunmehr keine nachteiligen Folgen, da dt; von der Gleichspannungsversorgung hindurchgelassene Strom und damit auch der durch die Belastung fließende Strom einen vorgegebenen maximalen Kurzschlußwert nicht überschreiten kann. Alle verwendeten Bauelemente können so klein ausgelegt werden, daß sie den vorgegebenen maximalen Stromwert gerade noch ertragen. Sie können daher wesentlich billiger sein als die bisher verwendeten Elemente, denen von vornherein eine Übergröße /.um Schutz gegen eine mögliche Überlastung gegeben werden mußte.

Außerdem läßt sich in einer solchen Schaltung ein steuerbarer Gleichrichter verwenden, der also nicht selbst strombegrenzend wirkt, weil keine Gefahr einer $5 Überlastung mehr besteht.

Bei jeder Spannungsregelung, sei es in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung oder in Abhängigkeit vom Belastungsstrom, wird die Herabsetzung der Ausgangsspannung dadurch erreicht, daß vorzugsweise zunächst die Impulsdauer und dann die lmpulsfolgefrequen/. hei abgesetzt wird, während bei einer 1 lochregelung der Ausgangsspannung umgekehrt zunächst die Impulsfolgefrequenz und dann die Impulsdauer hochgeregelt wird.

Bei der l-olgefrequenzregclung kann das gesteuerte Durchlaliorgan für die zugeführte Spannung auch so uesteueri werden, daß es durch Impulse mit von der gewünschten Spannung abhängigem Abstand geöffnet wird. Diese Abstands- oder Folgefrequenzregelung der Impulse hat den Vorteil, daß der Spannungswert bis praktisch auf Null abgesenkt werden kann, während sich bei der Regelung der Impulsdauer aHein ein bestimmter Kleinstwert der Spannung nicht unterschreiten läßt.

Auch bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung in der Kombination mit einem an den Wechselrichter angeschlossenen Dreipiiasenmotor, dessen Drthrichtung durch Verlauschung zweier Phasen umkehrbar ist, ergeben sich keine Schwierigkeiten. Wird normalerweise bei einem laufenden Motor die Drehrichtung durch Phasenvertauschung umgedreht, so ergibt sich ein sehr großer Strom. Infolgedessen mußte der Motor bisher zunächst zum Stillstand gebracht und dann in der entgegengesetzten Drehrichtung wieder angelassen werden. Im Gegensatz dazu hai nunmehr die Phasenvertauschung keinerlei nachteilige Folgen, weil der Strom selbsttätig unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertes gehalten wird. Die Phasenvertauschung zur Drehrichtungsumkehr braucht nicht am Ausgang des Wechselrichters zu geschehen; vielmehr genügt es, wenn die gesteuerten Gleichrichter des Wechselrichters im Sinne einer Phasenvertauschung umgesteuert werden.

Durch diese Maßnahmen erreicht man schließlich, daß die Ausgangsspannung über einen großen Bereich bis nahe zu Null geregelt werden kann, ohne daß die Impulsdauer bis auf Null verringert zu werden braucht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Frequenzgeber im Steuergerät als Unijunction-Transistor-Oszillaior ausgebildet ist, dessen Frequenz von einem Ladetransistor steuerbar ist. aber normalerweise fest bei etwa 1 kHz liegt, und wenn das Steuergerät einen vom Frequenzgeber gesteuerten monostabilen Multivibrator, dessen Rückkehrzeit in an sich bekannter Weise durch die auf Normalbetricb eingestellte Ladezeitkonstante eines Kondensators bestimmt ist, und einen gemeinsamen Regeltransistor aufweist, der einerseits den Strom durch den !.adetransistor und dadurch die Frequenz des Frequenzgebers und andererseits die Aufladung des Kondensators des monostabilen Multivibrators und damit die Rückkehrzeit des monostabilen Multivibrators steuert. Die Verwendung eines eigenen, vom Netz unabhängigen Oszillators ermöglicht es, die normale Betriebsfrequenz des Oszillators verhältnismäßig hoch zu wählen, so daß die Regeleinrichtung im Durchschnitt schneller eingreift.

Eine besonders einfache Ausführung besteht darin daß das Steuergerät einen Differenzverstärker, desser Eingang an einer der Differenz zwischen einei Sollwert-Spannung und einer Istwert-Spannung ent sprechenden Spannung liegt, und einen weitcrei Differenzverstärker aufweist, dessen Eingang an eine dem Belastungsstrom entsprechenden Spannung liegt und daß die Ausgangssignale der beiden Differcn/vcr stärker jeweils den Regcltransistor steuern.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in de Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nähe erläutert. Es zeigt

Fig. i eine schematische Darstellung einer Wechse richterschaltung mit der erfindungsgemäßen Gleicr spannungs versorgungseinrichtung, F i g . 2 ein Strom-Spannungs-Diagramm,

F i g . 3 ein schemaiisrhcs Schaltbild des Wechselnd te rs,

F ig. 4 ein Schaltbild der geregelten Gleichspai nungsversorgungscinrichtung.

Fig.5 ein Impuls-Zeit-Diagramm bei regelbarer Impulslänge,

Fig.6 ein Impuls-Zeil-Diagramni bei regelbarem Impulsabstand,

Fig.7 ein Impuls-Zeit-Diagramm bei regelbarer Länge und regelbarem Abstand der Impulse und

Fig.8 ein Schaltbild für das die Gleichrichter der Gleichspannungsversorgungseinrichtung steuernde Gerät.

Einer regelbaren Gleichspannungsversorgungscinrichlung 1 wird eine konstante Gleichspannung U= über die Eingangsklemmen 2 und 3 zugeführt. Diese Gleichspannung kann beispielsweise über eine dreiphasige Gleichrichterbrücke von einem Drehstromnet/, abgeleitet sein. Die Gleichspannungsversorgung wird von einem Steuergerät 4 gesteuert, das einerseits über die Leitungen 5 von der Ausgangsspannung Ur der Gleichspannungsvcrsorgungseinrichtung 1 und andererseits über Leitungen 6 vom Spannungsabfall an einem im Hauptstrompfad liegenden Meßwiderstand Ri d. h. also vom Belastungsstrom /beeinflußt wird. Mit der geregelten Gleichspannung wird ein Wechselrichter 7 beeinflußt, der seinerseits einen Drehstrommotor 8 speist. Dem Steuergerät 4 wird ferner am Eingang 9 ein Spannungs-Sollwert zugeführt.

Im Betrieb sorgt das Steuergerät 4 dafür, daß die geregelte Spannung Ur auf der Höhe des Sollwerts Us gehallen wird, der normalerweise einstellbar ist. Das Steuergerät 4 versucht, auch bei höheren Strömen eine Gegenkompensalion vorzunehmen, um die Spannungskonstanz zu sichern. Wenn jedoch ein Grenzwert A des Belastungsstromes /erreicht ist, regelt das Steuergerät 4 die Spannung Ur längs der Linie B ( F i g. 2) so weit herunter, daß im Kurzschlußfall nur der durch den Punkt C vorgegebene Dauerstrom fließt. Bei gleichem Grenzwert A kann die Kurve B auch einen Verlauf B' haben, bei welchem der Wert C gleich dem Wert A ist. oder einen Verlauf B", bei welchem der Wert C "größer als der Wert A ist. Wenn der Grenzwert auf den Punkt A⁰ verschoben wird, kann die zugehörige Kurve den Verlauf 0° haben, so daß der Endwert C ist.

Hieraus ergibt sich, daß im Normalfall der Grenzwert des Belastungsstromes, bei dessen Überschreiten die Spannung heruntergeregelt werden soll, gleichzeitig auch der vorgegebene Maximalwert ist, den der Strom nicht überschreiten soll. Lediglich im Falle der Kurve B" ist der Maximalwert C'etwas größer als der Grenzwert A, aber immer noch um ein Vielfaches kleiner als der sich unter üblichen Bedingungen einstellende Kurzschlußstrom. Der Kurvenverlauf Bist vorteilhafter, weil der Dauerstrom C einen relativ kleinen Wert hat. Selbstverständlich können sich auf den veranschaulichten Kurven ßauch Zwischenwerte einstellen, wenn die Spannungs- und Belastungsverhältnisse entsprechend sind.

F i g. 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Wechselrichter, an dessen Eingangsklemme 10 die geregelte Gleichspannung LJ, angelegt wird. Er besitzt sechs steuerbare Gleichrichter £1 bis £6. die paarweise in Reihe liegen und zwischen denen je eine Phase U. V. IVdes Dreiphasennetzes abzweigt. Allen Gleichrichtern ist ein Löschgleichrichter £7 gemeinsam. Ferner ist eine Kurzschlußimpedanz IA vorgesehen. Die einzelnen Gleichrichter sind über Steuerleitungen 11 bis 17 mit einem Impulsgenerator 18 verbunden, der die Gleichrichter £Ί bis /* in der richtigen Zeitfolge mit Ziindimpulsen und den Löschgleichrichter Il mit I.(ischimpulsen versorgt. Die l.oschimpulsc ircicn nut derbfachen Frequenz der im Drehstromnetz gewünschten Frequenz auf. Sobald der Löschgleichrichtcr £7 gezündet ist, bricht die Spannung an ihm zusammen, und die leitenden Gleichrichter Ei bis £6 erlöschen. Sofort anschließend wird durch eine nicht veranschaulichte Löschschaltung auch der Gleichrichter £7 wieder gesperrt. Diejenigen Gleichrichter, deren Öffnungsperiode noch nicht beendet war, werden gleich anschließend durch einen neuen Zündimpuls wieder gezündet.

Ein Umschalter 19, der nur schematisch angedeutet ist. läßt erkennen, daß die Zündimpulslcitungspaarc 11, 12 und 13, 14 miteinander vertauscht werden können. Dieses Vertauschen führt zu einer Vertauschung der Phasen U und V des Drehstromnetzes und damit /u einer Drehrichtungsumkehr des Motors 8.

In F ig. 4 ist ein Schaltschema für eine Gleichspannungsversorgung 1 dargestellt. Ein steuerbarer Gleichrichter £8 liegt in der einen Zuleitung. Ihm ist ein Gleichrichter Dl, ein weiterer steuerbarer Gleichrichter £9 sowie die Reihenschaltung einer Umschwingdrosscl L2 und eines Kommutierungskondensators Ci parallel geschaltet. Zwischen den Gleichrichtern Di und £9 liegt noch ein Gleichrichter D2.

Der steuerbare Gleichrichter £8 bildet einen Schalter.

der beim Auftreten eines Zündimpulses leitend gemacht wird. Die restlichen Teile dienen als Löschschaltung. Der Kondensator Ci ist nämlich von der Gleichspannung aufgeladen worden, solange der Gleichrichter £8 gesperrt war. Er behält diesen Zustand bei, bis der Löschgleichrichter £9 einen Löschimpuls empfängt. Dann lädt er sich über die Umschwingdrosscl 12 und den Gleichrichter £9 um, wodurch eine Gegenspannung entsteht, die sowohl den Gleichrichter £8 als auch den Gleichrichter £9 löscht.

Alsdann kann sich der Kondensator CI über die Gleichrichter Dl und Di wieder zurückladen, wobei Verluste aus dem Gleichspannungsnetz gedeckt werden.

Dem als Schalter wirksamen steuerbaren Gleichrichter £8 ist ein Sieb nachgeschaltet, das aus einem Quer-Gleichrichter Di, einer Längsdrossel L3 in Reihe mit dem Meßwiderstand Ri und einem Quer-Kondensator Cl besteht. Dieses Sieb bildet aus den von dem als Schalter wirksamen steuerbaren Gleichrichter £8 durchgelassenen Gleichspannungsimpulsen einen Mittelwert, der an den Ausgangsklemmen 20 abgenommen werden kann, die mit der Belastung, z. B. den Eingangsklemmen 10 des Wechselrichters 7 ( F i g . 1, 3). verbunden werden.

In Fig. 5 ist eine Arbeitsweise des steuerbaren Gleichrichters £8 gezeigt, bei der er mit einer vorgegebenen Frequenz, d.h. mit dem gleichen zeitlichen Abstand a gezündet aber nach unterschiedlicher Impulsdauer gelöscht wird. Es sei angenommen.

daß zum Zeitpunkt X der Stromgrenzwert A erreicht worden sei. Davor hatten die Impulse eine Länge />. Danach sind sie auf die Länge c verkürzt worden. Infolgedessen ist der Spannungsmittelwert nach dem Zeitpunkt X sehr viel kleiner als vorher.

In Fig.6 wird davon ausgegangen, daß die vom steuerbaren Gleichrichter £8 hindurchgelassenen Impulse jeweils die gleiche Länge d haben. Die Spannungsregelung erfolgt durch eine Änderung des Abstands der Impulse. Vor dem Zeitpunkt X ist der Abstand c klein, nach dem Zeitpunkt X ist der Abstand f groß. Auch auf diese Weise kann der Spannungsmittelwcrt nach I rreichcn des Grenzwertes A ganz erheblich hcrabjicsiM/i werden.

F i g. 7 gibt eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten an. Von links nach rechts wird der Spannungswert allmählich reduziert. Die ersten Impulse haben gleichen Abstand g, während sich bei den späteren Impulsen der Abstand zu h und /' vergrößert. Dagegen nimmt die Länge der ersten Impulse von k bis ρ ab und Weibt dann auf diesem Kleinstwert konstant.

Fig.8 zeigt ein Schaltbild für das Steuergerät 4 (Fig. 1,4), mit dem die Gleichspannungsvcrsorgung 1 geregelt wird. Dieses Gerät besitzt außer der Eingangs leitung 5 für den Spannungs-Ist-Wert, der Eingangsleitung 6 für den Belastungsstrom und dem Eingang 9 für den Spannungs-Soll-Wert noch zwei weitere Eingänge 21 und 22, von denen der eine einer Schlupfkompensation für den Motor 8 und der andere einer speziellen Prozeßstcuerung dienen kann.

An drei Versorgungsleitungen 25, 26 und 27 stehen die Spannungen +22.0 und -22 V zur Verfügung. In der Zeichnung sind nur diejenigen Schaltungsbcstandtcile mit einem Bezugszeichen versehen, die in der nachstehenden Beschreibung erwähnt werden.

Ein Frequenzgeber ist unter Verwendung eines Unijunction-Transistors TrI aufgebaut, über den sich ein Ladekondensator Q immer dann entlädt und einen Impuls am Transistorausgang abgibt, wenn dieser auf einen vorgegebenen Spannungswert aufgeladen ist. Als Ladewiderstände für diesen Kondensator dienen unter anderem ein Stellwiderstand R2 und ein Transistor 772, dessen Basis über einen Widerstand Ri mit dem Emitter gekuppelt ist und in dessen Emitter-Zuleitung ein Hauptschalter 29 und ein Gleichrichter DA liegen. Der bis hierher beschriebene Frequenzgeber ist so eingestellt, daß er Impulse mit einer konstanten Repititionsfrequenz von etwa IkHz abgibt.

Ein monostabiler Multivibrator weist zwei Transistorcn 773 und 774 auf. Zwischen den Kollektor des ersten Transistors 773 und die Basis des zweiten Transistors 774 ist ein Impulslängen-Kondensator Γ4 und ein Gleichrichter DS geschaltet. Normalerweise ist der zweite Transistor 774 leitend, so daß an einem im Kollektorkreis dieses Transistors liegenden Widerstand RA ein Spannungsabfall auftritt, der unter Berücksichtigung der Widerstände R5 und Rh das Basispotential des ersten Transistors Tri am Pumkt 30 so niedrig hält, daß dieser gesperrt ist. Währenddessen lädt sich der Kondensator C4 über den Widerstand Rl so auf, daß der Punkt 31 positiv gegenüber dem Punkt 32 vorgespannt ist. Wenn nun über den Kondensator C5 ein Impuls vom Frequenzgeber an die Basis des Transistors 773 gegeben wird, so daß dieser leitend wird, fließt der Kollektorsirom über den Widerstand RJ, wodurch das Potential des Punktes 31 stark absinkt. Das Potential des Punktes 32 sinkt entsprechend tiefer, so daß der Transistor TiA gesperrt wird. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis sich der Kondensator CA über den Widerstand RJ, den einstellbaren Widerstand RS und den Widerstand R9 so weit umgeladen hat, daß der Punkt 32 ein den Transistor TtA wieder leitend machendes Potential erreicht hat. Parallel zu den Widerständen RS und R9 liegt ein Zweig mit einem einstellbaren Widerstand RiO und eine Diode Db. über den sich der Kondensator CA ebenfalls entladen kann und der später noch näher erläutert wird.

Der Transistor TrA steuert die Basis eines Transistors 775, dessen Emitter über eine Z Diode Zl am Nulleiter und dessen Kollektor über die Primärspulc 33 eines Transformators 72 an der Leitung 25 liegt. Die beiden Sekundärwicklungen 14 und Ϊ5 sind jeweils so mit einem Gleichrichter 177 und DS versehen, daß sie über die Leitungen 23 und 24 die gewünschten Zünd- und Löschimpulse abgeben. Der Transistor 775 ist gesperrt, wenn der Transistor TrA leitend ist; er ist leitend, wenn der Transistor TrA gesperrt ist. Die Z-Diodc ZI sorgt dafür, daß der Strom durch den Transistor 775 steile Flanken hat. Die aufsteigende Flanke ergibt jeweils einen Ziindimpuls, die absteigende Flanke einen Löschimpuls.

!line Regelschaltung weist einen Transistor 776 auf, in dessen Emitter-Zuleitung ein Gleichrichter D9 liegt. Das Basispotential am Punkt 36 wird durch den in den Widerständen RM und R\2 fließenden Strom bestimmt. An den Kollektorausgang 37 dieses Transistors 776 ist einerseits der Zweig mit der Diode Db und dem Widerstand RiO des den Impulslängengeber darstellenden Kondensators CA und andererseits die Basis des Transistors 772 über eine Z-Diode Z2 gelegt. Der Widerstand des Transistors 776 bzw. die Spannung am Punkt 37 bestimmt daher letztlich die Impulslänge und die Frequenz.

Impulslänge

1st der Transistor 776 gesperrt, so erfolgt die Umladung des die Impulslänge bestimmenden Kondensators CA nur über den Zweig mit den Widerständen RS und R9. Die Einstellung des Widerstands RS bestimmt daher die größte Impulslänge. 1st der Transistor 776 voll offen, so erfolgt die Umladung zum überwiegenden Teil durch diesen Transistor und den Widerstand RiQ. Die Einstellung des Widerstands RiO bestimmt daher die minimale Impulslänge. Der Übergang vom maximalen zum minimalen Impulslängenwert kann mit der Basisspannung des Transistors T/6 kontinuierlich erfolgen.

Frequenz

Der Widerstand R3 versucht, den Basispunkt 38 des Frequenzgeber-Transistors 772 auf etwa +22 V zu halten. Im Normalbetrieb ist der Ausgang 37 der Regelschaltung auf einem so niedrigen Potential, daß die Z-Diode Zl leitend ist und auf diese Weise das Basispotential am Punkt 38 absinkt, wodurch der Transistor TfI gut leitend ist. Wird aber der Transistor 776 immer mehr geöffnet (und dementsprechend die Impulslänge immer mehr verringert), dann erreicht der Punkt 37 ein Potential, bei dem die Z-Diode Z2 sperrt Infolgedessen wird auch der Basispunkt 38 angehoben und der Transistor TfI nimmt einen hohen Widerstands wert an. durch den der Kondensator G entsprechenc langsamer aufgeladen wird, was zu der gewünschtet Frequenzherabsetzung führt

Die den vier Eingängen 5.9, 21 und 22 zugeordnetei Widerstände bilden einen Diskriminator, der über einet Differenzverstärker mit einem ersten Transistor Tf, und einem zweiten Transistor 778 an den Eingangs punkt 39 der Regelschaltung gelegt ist. Der Differenz verstärker ist unsymmetrisch aufgebaut. An der Basi des ersten Transistors 777 liegt der Diskriminator. Ai der Basis des zweiten Transistors 778 liegt Null. Di Transistoren sind zum Transistor 776 komplementä geschaltet.

An den Punkt 39 ist ferner über eine Diode 10 ein Ciren/wertschaltung angeschlossen, die einen seh ähnlich aufgebauten Differenzverstärker mit eine? ersten 1 ransist«ir 779 und einen /weiten Transistor 7Vl

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aufweist. An die Basis des ersten Transistors 779 ist die eine Strommeßleitung 6 angeschlossen. Die Basis des zweiten Transistors 7710 ist über einen Kondensator CB mit der Nulleitung 26 verbunden. Im Ausgangszweig des zweiten Transistors 7710 ist ein komplementärer, gleichstromgekuppelter dritter Transistor 771 1 angeschlossen, dessen Kollektor über einen Widerstand Ri3 mit dem Basispunkt 40 des zweiten Transistors 7710 verbunden ist. Dem Punkt 40 wird über einen Widerstand /?14 von einem Spannungsteiler-Widerstand /?15 eine konstante negative Spannung zugeführt. Ein Spannungsteilerwiderstand /?16 sorgt unter Zwischenschaltung einer Diode DIt dafür, daß das Potential am Kollektorpunkt 41 des Transistors TrM nicht über einen vorgegebenen Wert steigen kann. Die Basen der beiden Transistoren TrJ und 779 sind über Gegenkopplungswiderstände RV und /?18 mit dem Kollektor des Regeltransistors 776 gegengekoppelt.

Mit Hilfe des Diskriminators und des ihm zugeordneten Differenzverstärkers kann der Regeltransistor TrS so ausgesteuert werden, daß eine bestimmte Ausgangsspannung Ur eingehalten wird. Der Einfluß dieses Verstärkers wird aber sofort unterbunden, wenn der andere Differenzverstärker in Tätigkeit tritt. Dies ist der Fall, wenn das dem Belastungsstrom proportionale Spannungssignal auf der Leitung 6 das Potential am Punkt 40, das willkürlich auf einen bestimmter maximalen Belastungsstrom eingestellt werden kann erreicht. In diesem Fall verstärkt sich der Strom durcl den Transistor TnO ganz erheblich, weil über der Transistor TrW der Kondensator CB umgeladen unc dadurch das Potential des Punktes 40 angehoben wird Allerdings ist diese Mitkopplung begrenzt, weil da! Potential des Punktes 41 nicht unter das vorr Widerstand /?16 vorgegebene Potential sinken kann. In

ίο Gleichgewichtszustand hat dann der Kollektor de: Transistors 7V10 am Punkt 42 ein solches Potential, dat der Regeltransistor 776 so weit aufgesteuert wird, dal der Frequenzgeber auf eine geringere Frequen; umschaltet. Das bedeutet, daß beim Auftreten eine:

Überstroms die Frequenz augenblicklich so wei herabgesetzt wird, daß die Ausgangsspannung LA-fast zi Null wird und daher keine Überströme die Schaltele mente in der Gleichspannungsversorgung beeinträchti gen können.

Durch eine Verstellung des Abgriffs am Spannungs teiler-Widerstand /?15 kann der Grenzwert A verstell werden, bei dessen Überschreiten die Spannung heruntergeregelt werden soll. Durch Verstellung de; Abgriffs am Spannungsteiler-Widerstand /?16 kann di< Neigung der Linie B geändert werden, so daß sich aud unterschiedliche Dauerströme Ceinstellen lassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mit Gleichspannung gespeiste, geregelte Gleichspannungsversorgungseinrichtung, bei der die Schaltzeitpunkte eines als Zerhacker wirkenden »teuerbaren Schalters, dessen Ausgangsimpulse den Mittelwert der Ausgangsgröße der Einrichtung bestimmen, in Abhängigkeit von einer Kenngröße einer variablen Belastung, z. B. eines Drehstrommolors mit gegebenenfalls vorgeschalteter Glätlungs- »nd Wechselnchterschaltung, durch Ein- und Ausschallimpulse eines Steuergeräts steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (4) einen Strommeßkreis aufweist, der eine Regelung der Ausgangsspannung der Einrichtung durch eine Änderung von Dauer und Folgefrequenz «fer Schalterausgangsimpulse bewirkt, wenn der Belastungsstrom einen vorbestimmten Maximalwert überseht eilet ( F i g. 1,4).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strommeßkreis ausgeschaltet ist, wenn er einen innerhalb des normalen Betriebsbereichs liegenden Strom mißt, und daß dann das Steuergerät die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert der Ausgangsspannung durch die Änderung von Dauer und Folgefrequenz der Schalterausgangsimpulse regelt.

J. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgeber im Steuergerät als Unijunction-Transistor-Oszillator (Tn) ausgebildet ist, dessen Frequenz von einem Ladetransistor (Tr2) steuerbar ist, aber normalerweise fest bei etwa 1 kHz liegt, und daß das Steuergerät einen vom Frequenzgeber gesteuerten monostabik:n Multivibrator (TrX TiA), dessen Rückkehrzeit in an sich bekannter Weise durch die auf Normalbetrieb eingestellte Ladezeilkonstante eines Kondensators (C4) bestimmt ist, und einen gemeinsamen Regeltransistor (Ti%) aufweist, der einerseits den Strom durch den l.adetransistor (Tr2) und dadurch die Frequenz des Frequenzgebers und andererseits die Aufladung des Kondensators (C4)dcs monostabilen Multivibrators und damit die Rückkehrzeit des monostabilen Multivibrators steuert ( F i g. 8).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät einen Differenzverstärker (TrI, TrS), dessen Eingang an einer der Differenz zwischen einer Sollwert-Spannung und einer Istwert-Spannung entsprechenden Spannung liegt, und einen weiteren Differenzverstärker (7V9, 7VIO7 aufweist, dessen Eingang (6) an einer dem Belastungsstrom entsprechenden Spannung liegt, und daß die Ausgangssigna'e der beiden Differenz- s$ verstärker jeweils den Regeltransistor (Ti%) steuern (Fig.8).