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    公开号:WO1985005508A1
    申请号:PCT/HU1985/000029
    申请日:1985-05-09
    公开日:1985-12-05
    发明作者:György HUSZTI；Imre Hermann；Attila KÁRPÁTI；Imre Ipsits；Károly SZÁSZ；István FARKAS；Péter MAGYAR；István VARJASI；György ÁRELDT；Ferenc MUSTÓ；Zoltán GÁJÁSZ；Róbert TUSCHÁK
    申请人:Budapesti Müszaki Egyetem；
    IPC主号:H02M7-00
    专利说明:
    [0001] SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR ERZEUGUNG, ÜBERTRAGUNG ZWISCHEN SCHALTUNGEN MIT VERSCHIEDENER SPANNUNG UND ZUR STABILISIERUNG VON WECHSELSTROM
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung, Stabilisierung und Übertragung von Wechselstrom zwischen Schaltungen mit verschiedener Spannung, wobei diese Schaltungsanordnung mit einem eine Gleichspannung zerhackenden Zerhacker, einen Strcmdetektor, einer Pilterschaltung, einem selbstachwingenden Halbleiterinverter sowie einer Regelschaltung versehen ist.
    [0003] Aus der Praxis und der Fachliteratur ist eine Reihe von solchen Schaltungsanordnungen bekannt, die zur Übertragung zwischen Schaltungen mit verschiedener Spannung einen stabilen Wecnselstrom erzeugen. Das ist zum Eeiapiel bei der Sicherung des Heizstromes von Hochspannungsvakuumröhren erforderlich. Darunter sind diese Verwendungen von besonderer Bedeutung, bei denen die Regelung des Anodenstromes der Röhre durch die Aenderung des effektiven Wertes des Heizstromes erfolgt. Als charakteristisches Beispiel soll hierbei die Heizstronregelung der Röntgenröhren erwähnt werden, bei der bei gegebener Anodenspannung die Regulierbarkeit des Anodenstromes und dadurch der Strahlungsintensität von der genauen Einstellbarkeit des Wertes des Heizstromes abhängt.
    [0004] Bei einem Teil der zur Lösung der obenerwähnten Aufgaben dienenden Lesungen wird aus einer vorstabilisierten Spannung durch Widerstandsänderung der effektive Wert des Stromes eingestellt. Bei modernen, elektronischen Schaltungen kann durch Messen des wirklichen effektiven Wertes des wirklichen Stromes und durch Rückkopplung dessen in die die Regelung durchführende Einheit eine praktisch vollkommende Lösung ausgebildet werden. Für die zur ersten Gruppe gehörenden Schaltungen sind ein einfacher, rosuster Aufbau, eine niedrige Punktionsfrequenzcharakteristisch 50 oder 100 Hz - und ein geringes Kostenniveau kennzeichnend. Ein Nachteil dieser Lösungen besteht darin, dass diese mit verhältnisnässig grossen geometrischen Massen und Gewicht realisierbar sind, desweiteren einen geringen Wirkungsgrad besitzen, die Einstellung des effektiven Wertes des Wechselstromes langwierig ist und eine umständliche Einstellarbeit erfordert, sowie nicht in jedem Falle den Anforderungen der Genauigkeit genügen. Bei den moderneren, elektronischen Schaltungen kann die Funktionsfrequenz in den kHz-Bereich erhöht werden, was zu einer Reduzierung der Abmessungen und des Gewichtes führt und die erreichbare Genauigkeit von den Qualitätsparametern - und dadurch von dem Preis - der verwendeten Schaltungseinheiten abhängt. Der Wirkungsgrad kann durch Verwendung der Schaltbetriebsregelung bedeutend erhöht werden. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass die Messung des effektiven Wertes des wirklichen Stromes in den meisten Fällen in einer Sekundärschaltung erfolgt, deren Potential bedeutend von dem Potential der Regelungseinheit abweicht, und der gemessene Wert mit Überbrückung eines grossen Spannungsunterschisdes an den Ort der Verarbeitung weiterzuleiten ist. Dadurch steigen der Preis und die Kompliziertheit der Schaltung bedeutend.
    [0005] Die technische Entwicklung und die erhöhten Anforderungen an die Qualität führten zu dem Erfordernis, zur Übertragung zwischen Schaltungen mit verschiedener Spannung geeignete Weohselströme zu erzeugen, deren effektiver Wert mit grosser Genauigkeit regelbar ist. Gegenüber den, dieses sichernden Schaltungen besteht die Anforderung, dass ihr Volumen und Gewicht klein sein soll, während ihr Wirkungsgrad gross sein soll, die Schaltungen weiterhin zuverlässig funktionieren und preisgünstig sein sollen. Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung, die diesen Anforderungen genügt.
    [0006] Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Aenderung des Verhältnisses zwischen dem Mittelwert des Eingangsstromes und dem Effektivwert des Ausgangsstromes einer, einen Verbraucher mit Ohm'schen-induktiven Charakter speisenden, eine Viereckspannung erzeugenden, selbstschwingenden Inverterschaltung durch geeigrete Veränderung der Selbstschwingungsfssquenz unter einen beliebig kleinen, entsprechend bestimmten Wert gehalten werden kann. Dadurch wird die Möglichkeit zur Abbildung eines zu dem Effektivwert des Ausgangsstromes proportionalen Signales auf dem Regelungskreispotential gesichert. Der Effketivwert des Ausgangsatromea wird durch Vergleichen des Mittelwertes des Eingangsstromes des Inverters mit einem eingestellten Sollwert und durch Veränderung der Eingangsgleichspannung des Inverters realisier t. Die Veränderung der Eingangsgleichspannung erfolgt mittels des mit dem Inverter synchron arbeitenden Zerhackers, dessen Schaltverhältnis durch eine Reglerachaltung bestimmt wird. Die Reglerschaltung erzeugt ein Signal, das von der Abweichung des Sollwertes von dem Mittelwert des Eingangsatromes des Inverters abhängt. Zwischen dem Zerhacker und dem Inverter wurden ein Stromdetektor und eine Filterschaltung eingefügt. Die synchrone Betätigung des Zerhackers und des Inverters ist deswegen vorteilhaft, da dadurch der sich infolge der nicht idealen Viereckswellenspannungsform ergebende zusätzliche Fehler verringert werden kann. Bei asynchroner Punktion kann nämlich die Amplitudensymmetrie der Viereckswellen ausgangsspannung des Inverters nicht gesichert werden.
    [0007] Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
    [0008] Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der erfIndungsgemässen Schaltungsanordnung. Gemäss Fig.1 gelangt eine unstabilisierte, sich zwischen gegebenen Grenzen ändernde Gleichspannung 1 an einen Eingang eines Zerhackers 2, dessen Punktlonsfrequenz durch ein an seinen Synchronisiereingang 4 geschaltetes Signal bestimmt wird, während sein Schaltverhaltnis durch ein an seinen Steuereingang 3 geschaltetes Signal bestimmt wird. Ein selbstschwingender Inverter 7 liefert den Wechselstrom für eine Schaltung, deren Potential von der Gleichspannung 1 abweicht, sowie über seinen Synchronsignalausgang 8 das die Punktionsfrequenz des Zerhackers 2 bestimmende Signal, das an den Synchronisiereingang 4 des Zerhackers 2 geführt wird. Zwischen dem Zerhacker 2 und dem Inverter 7 sind ein Stromdetektor 5 und eine Filterschaltung 6 angeordnet. Der Stromάetektcr 5 erzeugt an seinem Ausgang 13 ein zu dem Ausgangsstrom des Zerhackers 2 proportionales Signal für einen Eingang 10 einer Reglerschaltung 9, an deren anderen Eingang 11 ein Stromreferenzsignal 14 angeschlossen ist. Ein Ausgang 12 der Reglerschaltung 9 ist mit dem Steuereingang 3 des Zerhackers 2 verbunden und bestimmt darüber das Schaltverhältnis des Zerhackers 2. Das erfindungsgemässe Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung stabilisiert den Effektivwert des durch den Inverter 7 erzeugten Wechselstromes derart, dass in Abhängigkeit von der Abweichung des mittels des Stromdetektors 5 gemessenen Ausgangsstromes des Zerhackers 2 von dem Stromreferenzsignal 14 mittels der Reglerschaltung 9 der Ausgangsstrom des Zerhackers 2 auf einen konstanten Wert gehalten wird. Die zwischen dem Zerhacker 2 und dem Inverter 7 geschaltete Filterschaltung 6 sorgt dafür, dass an den Eingang des Inverters 7 eine geglättete Gleichspannung gelangt. Der Eingangsstrom der Filterschaltung 6 stellt einen Gleichstrom dar, dessen Grosse dem Mittelwert des Eingangsstromes des Inverters 7 entspricht und gleichzeitig den Ausgangsstrom des Inverters 7 darstellt. Die Schaltungsanordnung hält somit den Eingangsstrom des Inverters 7 auf einen konstanten Wert. In Abhängigkeit von dem Ohm"schen Anteil der den Ausgang des Inverters 7 belastenden Schaltung kann durch die geeignete Wahl der Selbstschwingungsfrequenz die Aenderung des Verhältnisses zwischen dem Kittelwert des Eingangsstromes des Inverters und dem Effektivwert des Ausgangsstromes des Inverters unter einen gegebenen, beliebigklein wählbaren Wert gehalten werden. Dadurch stabilisiert die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung mit von der Wahl der Selbstschwingungsfrequenz abhängiger Genauigkeit den Effektivwert des zwischen Schaltungen mit verschiedener Spannung übertragenen Wechselstromes. Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist zur Leistungsregelung ebenfalls geeignet. In diesem Fall ist die Einfügung eines zusätzlichen Reglers erforderlich.
    [0009] Gemäss Fig. 2 besteht der Inverter 7 aus einer mit einer stabilisierten Spannung 20 gespeisten Zeitgeberschaltung 17, einem ersten Transistor 15, einem zweiten Transistor 16, einem Transformator 18 mit einer Primärwicklung mit einem Einphasenmittelpunktabgriff, sowie einem Summierverstärker 19.
    [0010] Die Zeitgeberschaltung 17, der erste Transistor 15 und der zweite Transistor 16 bilden einen an sich bekannten Multivibrator. Der Primärmittelpunktausgang des Transformators 18 mit Mittelpunktabgriff ist an die Eingangsspannung des Inverters 7 angeschlossen, während die beiden Primärwicklungsenden jeweils an die Kollektoren der Transistoren 15, 16 geführt sind. Die Sekundärwicklungsausgänge des Transformators 18 bilden den Wechselstromausgang der Schaltung. Der Summierverstärker 19 summiert die Basisspannungen der Transistoren 15, 16, und der Ausgang des Summierverstärkers 19 bildet den Synchronsignalausgang 3 des Inverters 7. Der Zerhacker 2 ist mit einer, an sich bekannten Zerhackerschaltung 22 und einem Komparator 21 versehen. Die mit gesondert stabilisierter Spannung erfolgende Speisung der die Selbstschwingungsfrequenz des Inverters 7 und den Basisstrom der Transistoren sichernden Zeitgeberschaltung hat den Vorteil, dass die Basiaatröme der Transistoren nicht von dem Eingang des Inverters gesichert werden und somit nicht über den Stromdetektor fliessen. Im entgegengesetzten Fall würde dies zu einem zusätzlichen Fehler führen. Infolge des Punktionsprinzips des astabilen Multivibrators ergibt die Summe der BasisSpannungen der
    [0011] Transistoren annähernd eine Dreiecksschwingung, deren Wiederholungsfrequenz das Zweifache der Selbstschwingungsfrequenz beträgt. Diese gelangt an dennichtinvertierenden Eingang des Komparators 21 und sichert somit gleichzeitig die zur Impulsbreitenmodulation der Zerhackerschaltung 22 erforderliche Spannung. Der nichtinvertierenden Eingang des Komparators 21 ist mit dem Ausgang 12 der Reglerschaltung 9 verbunden, während der Ausgang des Komparators 21 mit einem LogikSteuereingang 23 der Zerhackerschaltung 22 verbunden ist. Als Resultat dessen funktioniert der Zerhacker 2 in jeder Halbperiode der Ausgangsspannung des Inverters symmetrisch, wodurch die Amplitudensymmetrie der Ausgangsspannung des Inverters 7 und damit der Wegfall der zusätzlichen Fehler gesichert werden. Verglichen mit den bekannten Wechselstromstabilisierungsschaltungen ist die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung mit folgenden vorteilhaften Eigenschaften versehen:
    [0012] - sie stabilisiert an ihrem Ausgang ohne Verwendung von komplizierten Messeinheiten für den StromeffekfcLvwert mit im voraus bestimmbarer Genauigkeit den Effektivwert des Wechselstromes;
    [0013] - zwischen den Schaltungen mit verschiedener Spannung ist keine Informationsübertragung erforderlich;
    [0014] - die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung besitzt einen einfachen Aufbau, einen guten Wirkungsgrad, ist mit kleinen Abmessungen realisierbar und preisgünstig.
    权利要求:
    ClaimsP a t e n t a n s p rü c h e
    1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung, zwischen Schaltungen mit verschiedener Spannung erfolgenden Übertragung und Stabilisierung von Wechselstrom, die mit einem, mit einem Synchronisiereingang (4) und einem Steuereingang (3) versehenden Zerhacker (2), einem Stromdetektor (5), einer Filterschaltung (6), einem selbstschwingenden, eine Viereckspannung erzeugenden, mit einem Synchronsignalausgang (8) versehenden Inverter (7) und einer Reglerschaltung (9) versehen ist, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, dass eine sich in gegebenen Grenzen ändernde Gleichspannung (l) über den Zerhacker (2), den Stromdetektor (5) und die Filterschaltung (6) an einen Eingang des selbstschwingenden Inverters (7) angeschlossen ist, dessen Synchronsignalausgang (8) an den Synchronisiereingang (4) des Zerhackers (2) geführt ist, desweiteren ein, ein zu dem Strommittelwert proportionales Signal lieferender Ausgang (13) des Stromdetektors (5) an einen Eingang (10) der Reglerschaltung (9) angeschlossen ist, dass ein, einen Stromwert bestimmendes Referenzsignal (14) an einen anderen Eingang (11) der Reglerschaltung (9) angelegt ist, während ein Ausgang (12) der Reglerschaltung (9) mit dem Steuereingang (3) des Zerhackers (2) verbunden ist, wobei der Ausgang des Inverters (7) den WechseIstromausgang der Schaltungsanordnung bildet.
    2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der selbstschwingende Inverter (7) derart ausgebildet ist, dass ein Eingang einer, mit einer stabilisierten Gleichspannung (20) gespeisten, mit zwei Ausgängen versehenen Zeitgeberschaltung (17) an den Kollektor eines ersten Transistors (15) angeschlossen ist, während ein anderer Eingang der Zeitgeberschaltung (17) an den Kollektor eines zweiten Transistors (16) geführt ist, desweiteren ein Ausgang der Zeitgeberschaltung (17) an die Basis des ersten Transistors (15) angeschlossen ist und ein anderer Ausgang der Zeitgeberschaltung (17) mit der Basis des zweiten Transistors (16) verbunden ist, wobei durch Verbindung der Emitter der beiden Transistoren (15, 16) miteinander und mit einem Punkt mit Nullpotential ein an sich bekannter astabiler Multivibrator gebildet ist, dass weiterhin ein Eingang eines mit zwei Eingängen versehenen Surnmierverstärkers (19) an die Basis des ersten Tranaistors (15) angeschlossen ist, während der zweite Eingang des Sumαierverstärkers (19) mit der Basis des zweiten Transistors (16) verbunden ist, wobei der Ausgang des Summierverstärkers (19) den Synchronsignalausgang (8) des Inverters (7) bildet, während ein Primärmittelpunkt-Ausgang eines Transformators (18), der mit einer Primärwicklung mit EinphasenmitteIpunktabgriff versehen ist, den Eingang des selbstschwingenden Inverters (7) bildet, wobei ein Primärwicklungsende, des Transfόrmators (18) mit dem Kollektor des ersten Transistors (15) verbunden ist und das andere Primärwicklungsende mit dem Kollektor des zweiten Transistors (lo) verbunden ist, dass weiterhin der Zerhacker (2) mit einer, mit einem LogikSteuereingang (23) versehenen an sich bekannten ZerhackerSchaltung (22) sowie mit einem, mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang versehenen Komparator (21) derart ausgebildet ist, dass der Eingang der Zerhackerschaltung (22) den Eingang des Zerhackers (2) bildet, während der Ausgang der Zerhackerschaltung (22) den Ausgang des Zerhackers (2) bildet, dass weiterhin der invertierende Eingang des Komparators (21) den Synchronisiereingang (4) des Zerhackers (2), der nichtinvertierende Eingang des Komparators (21) den Steuereingang (3) des Zerhackers (2) bilden, während der Ausgang des Komparators (21) mit dem Logik-Steuereingang (23) der Zerhackerschaltung (22) verbunden ist, dass die Sekundärwicklungsausgänge des Transformators (18) den Wechseistromausgang der Schaltungsanordnung bilden.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-12-03| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1985902621 Country of ref document: EP |
    1985-12-05| AK| Designated states|Designated state(s): JP US |
    1985-12-05| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1986-05-28| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1985902621 Country of ref document: EP |
    1988-03-12| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1985902621 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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