DE2634742A1 - Statischer regeltransformator - Google Patents

Statischer regeltransformator

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DE2634742A1
DE2634742A1 DE19762634742 DE2634742A DE2634742A1 DE 2634742 A1 DE2634742 A1 DE 2634742A1 DE 19762634742 DE19762634742 DE 19762634742 DE 2634742 A DE2634742 A DE 2634742A DE 2634742 A1 DE2634742 A1 DE 2634742A1
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electronic switch
dual
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voltage
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DE19762634742
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English (en)
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Michael Dipl Ing Fiorentzis
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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    • H02M5/253—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using discharge tubes only

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Description

78/76 Me/Ca
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Statischer Regeltransformator
Die Erfindung betrifft einen statischen Regeltransformator für die Erzeugung variabler Spannungen und/oder Ströme, ausgehend von der an die Primärwicklung angelegten konstanten Wechselspannungen.
Die Patentschrift (Pat.Anm. P25 32 321 beschreibt ein statisches Potentiometer, bei welchem ein Paket von 8 Widerständen mit dual abgestuften Werten über je einen Triac an eine Wechselspannung gelegt wird (Fig. 1). Die Triacs werden von einem
Dualzähler so gesteuert, dass der Gesamtwiderstandswert in
g
2 = 256 Stufen von einem Höchstwert (nur 1 Triac offen)
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auf einen Minimalwert (alle Triaes offen) sinkt. Durch externe Vorwahl der 8-stelligen Dualzahl am Ausgang des Zählers kann jeder beliebige Zwischenwert eingestellt werden. Unter Benutzung des variablen Widerstandes kann ein variabler Strom oder eine variable Spannung erzeugt werden. Allerdings muss hier der Nachteil in Kauf genommen werden, dass die Ausgangsleistung wegen der im variablen Widerstand erzeugten Wärme begrenzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil der bereits vorgeschlagenen Schaltungsanordnung zu beseitigen und eine Einrichtung zu schaffen, die eine im wesentlichen verlustfreie Erzeugung einer variablen Spannung ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einem eingangs erwähnten Regeltransformator die Sekundärwicklung in eine Anzahl (n) in Reihe geschalteter Teilwicklungen aufgeteilt ist und jeweils zwischen zwei Teilwicklungen erste elektronische Schalter angeordnet sind, dass ein Dualzähler vorgesehen ist, dem von einem Impulsgeber Zählimpulse bestimmter Frequenz zugeführt werden und der an η parallelen Ausgängen dem jeweiligen Zählstand entsprechende binäre Codekombinationen erzeugt, dass die Teilwicklungen dual abgestufte Nennspannungen haben, dass jeder Ausgang des Dualzählers jeweils mit der Steuerelektrode eines ersten elektronischen Schalters verbunden ist, welcher auf
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die Teilwicklung mit der dem besagten Dualzähler-Ausgang entsprechenden dual abgestuften Nennspannung unmittelbar folgt, und dass miteinander in Reihe geschaltete zweite elektronische Schalter jeweils die Serieschaltung einer Teilwicklung und des nachfolgenden ersten elektronischen Schalters überbrücken und durch die Ausgänge des Dualzählers so gesteuert werden, dass bei Oeffnung eines beliebigen ersten elektronischen Schalters der entsprechende zweite elektronische Schalter geschlossen wird, während bei geschlossenem Zustand der ersten elektronischen Schalter die zugehörigen zweiten elektronischen Schalter immer geöffnet sind.
Somit werden die einzelnen Widerstände der bereits vorgeschlagenen Anordnung erfindungsgemäss durch Teilspulen der Sekundärwicklung eines Transformators so ersetzt, dass jetzt die Erzeugung einer variablen Spannung bis auf die internen Trafoverluste verlustfrei erfolgen kann. Diese Anordnung ist also für grössere Leistungen geeignet.
Das Prinzipschaltbild des erfindungsgemässen Regeltransformators zeigt Fig. 2. Der Transformator 1 besitzt z.B. 8 Sekundärwicklungen mit dual abgestuften Nennspannungen, z.B. W1 = IV, W2 = 2V, W, = 4V» W11 = 8V, W5 = 16V usw. Ein Zähler 2, dem von einem nicht dargestellten Impulsgeber Impulse einer
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bestimmten Frequenz zugeführt werden, steuert erste elektronische Schalter A. bis Ag und zweite elektronische Schalter B1 bis Β« in der Weise, dass an den Klemmen a und b eine Spannung erscheint, die in 256 Stufen von IV bis 256 V variieren kann. Dabei treten an parallelen Ausgängen des Zählers 2 dem Zählstand entsprechende Codekombinationen auf, und die Ausgänge 1 bis 8 sind mit den Steuereingängen der ersten Schalter A , welche den zu den Zählerausgängen homologen Teilwicklungen W nachgeschaltet sind, sowie auch mit den negierten Steuereingängen der zugehörigen zweiten Schalter B verbunden. Wie ersichtlich, sind die Teilwicklungen W mit jeweils zwischen zwei Wicklungen liegenden ersten elektronischen Schaltern A in Reihe geschaltet, während die zweiten elektronischen Schalter B die zugehörige Reihenschaltung aus W und A jeweils überbrücken. Ueberdies sind die zweiten Schalter B sämtlich miteinander in Reihe geschaltet. Die ersten und zweiten elektronischen Schalter sind vorzugsweise als Triacs ausgeführt.
Beim Anliegen von binären Nullen an sämtlichen Steuerelektroden der Schalter A und B sind die ersten Schalter A alle geschlossen, die zweiten Schalter B , bei denen das Nullsignal am Steuereingang invertiert wird, sind sämtlich geöffnet. Beim Anlegen einer binären wln an ein Schalterpaar A , B wird der Schaltzustand der beiden Schalter umgekehrt.
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Die Wirkungsweise sei nun für einige Codekombinationen am Zählerausgang erläutert:
a) Zählerausgang 1000 0000 = 1
Das Schalterpaar A,, B. kehrt seinen Schaltzustand um, d.h. A1 öffnet, und B. schliesst. Für alle anderen Schalterpaare bleiben die Α-Schalter geschlossen, die B-Schalter geöffnet, Die Wicklungen W_ bis Wg sind dabei aus dem Kreis a - b herausgenommen, ohne kurzgeschlossen zu werden. Gesamtspannung Vb = 1V = Wl
b) Zählerausgang 0100 0000 = 2
Das Schalterpaar Ap, B2 kehrt seinen Schaltzustand um, alle anderen Paare bleiben.
U . = 2V = 2WO
a-b 2
c) Zählerausgang 1100 0000 = 3
Die Schalterpaare A1, B. und A_, B_ kehren den Schaltzustand um, alle anderen Paare bleiben. Vb = 3V = W1 + W2
d) Zählerausgang 0010 0000 = 4
Das Schalterpaar 3 kehrt den Schaltzustand um, alle anderen Paare bleiben.
U . = 4V s W, a-b 3
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-JeT-
χ) Zählerausgang 1111 1111 = 256
Alle Schalterpaare kehren den Schaltzustand um Vb = 256 V = W1
Jeder beliebige Dualwert kann am Zählerausgang auch von aussen vorgegeben werden. Auf diese Weise kann eine bestimmte Spannung ü . vorgewählt werden. Ferner ist es zweckmässig5 die Umschaltung der Schalterpaare mit dem Nulldurchgang I . zu synchronisieren (andernfalls entstehen an den Klemmen a-b unangenehme Konunutierungsüberspannungen).
Der Spannungsabfall an den Schaltern (die, wie gesagt, vorzugsweise Triacs sind) kann mit einer Zusatzwicklung 3 auskompensiert werden. Da unabhängig vom Schaltzustand der Sekundärwicklungen, immer 8 Schalter in Serie liegen, ist eine Kompensationsspannung von der 8-fachen Grosse der Schalter-Verlustspannung in jedem Zeitpunkt richtig. Die Kompensationswicklung 3 wird entsprechend ausgelegt.
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Leerseite

Claims (5)

  1. -f- 78/76
    Patentansprüche
    1·/Statischer Regeltransformator für die Erzeugung variabler Spannungen und/oder Ströme, ausgehend von der an die Primärwicklung angelegten konstanten Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung des Transformators in eine Anzahl (n) in Reihe geschalteter Teilwicklungen (W, ... W-) aufgeteilt ist und jeweils zwischen zwei Teilwicklungen (Wy) erste elektronische Schalter (Av) angeordnet sind, dass ein Dualzähler (2) vorgesehen ist, dem von einem Impulsgeber Zählimpulse bestimmter Frequenz zugeführt werden und der an η parallelen Ausgängen dem jeweiligen Zählstand entsprechende binäre Codekombinationen erzeugt, dass die Teilwicklungen(Wy) dual abgestufte Nennspannungen haben, dass jeder Ausgang des Dualzählers (2) jeweils mit der Steuerelektrode eines ersten elektronischen Schalters (A^) verbunden ist, welcher auf die Teilwicklung (Wy) mit der dem besagten Dualzähler-Ausgang entsprechenden dual abgestuften Nennspannung unmittelbar folgt, und dass mitteinander in Reihe geschaltete zweite elektronische Schalter (Bv) jeweils die Serieschaltung einer Teilwicklung (Wy) und des nachfolgenden ersten elektronischen Schalters (A^) überbrücken und durch die Ausgänge des Dualzählers (2) so gesteuert werden, dass
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    ORIQlNAL INSPECTED
    bei Oeffnung eines beliebigen ersten elektronischen Schalters (Ay) der entsprechende zweite elektronische Schalter (BjO geschlossen wird, während bei geschlossenem Zustand der ersten elektronischen Schalter (Ay) die zugehörigen zweiten elektronischen Schalter (By) immer geöffnet sind.
  2. 2. Statischer Regeltransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (Ay) und zweiten (B^) elektronischen Schalter Triacs sind, die durch die Ausgang· des Zählers (2) paarweise komplementär gesteuert werden.
  3. 3. Statischer Regeltransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beliebige Dualwerte am Ausgang des Zählers (2) von aussen vorgegeben werden, womit eine bestimmte Spannung (U . ) vorgewählt werden kann.
    el ""D
  4. 4. Statischer Regeltransformator nach Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung der Triacpaare mit dem Nulldurchgang des Sekundärstromes (I , ) synchronisiert wird.
  5. 5. Statischer Regeltransformator nach Ansprüchen 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation des Spannungsabfalls an den Triacs am Ende der ganzen Sekundärwicklungs-
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    - #- 78/76
    kette eine Zusatzwicklung (3) vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass die Kompensationsspannung gleich dem η-fachen Wert der Triacverlustspannung ist.
    BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.
    709882/0592
DE19762634742 1976-07-07 1976-08-02 Statischer regeltransformator Withdrawn DE2634742A1 (de)

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GB (1) GB1583392A (de)

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FR2357996A1 (fr) 1978-02-03
GB1583392A (en) 1981-01-28
CH599664A5 (de) 1978-05-31

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