DE1125070B

DE1125070B - Protection circuit for capacitive voltage converter

Info

Publication number: DE1125070B
Application number: DES63145A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Poleck
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-05-26
Filing date: 1959-05-26
Publication date: 1962-03-08

Description

Schutzschaltung für kapazitive Spannungswandler Bei kapazitiven Spannungswandlern, welche aus einem kapazitiven Spannungsteiler und einem induktiven Zwischenkreis mit Zwischenspannungswandler bestehen, treten bekanntlich unter besonderen Schaltbedingungen (primärseitig oder sekundärseitig) sogenannte Ferroresonanzen, auch Kippschwingungen genannt, auf. Dies ist dadurch bedingt, daß im Kreis des kapazitiven Spannungswandlers ein nichtlineares Schaltungsglied in Form des induktiven Zwischenspannungswandlers vorhanden ist. Die Kippschwingungen treten dann auf, wenn die Induktion des Zwischenspannungswandlers infolge der vorerwähnten Schaltvorgänge in das Sättigungsgebiet des Eisens hineinkommt. Mit dem Auftreten dieser Kippschwingungen und der damit verbundenen Sättigung des Eisenkernes sind erhöhte Magnetisierungsströme in der Primärwicklung des Wandlers verknüpft.Protective circuit for capacitive voltage converters With capacitive voltage converters, which consists of a capacitive voltage divider and an inductive intermediate circuit exist with intermediate voltage converters, as is known, occur under special switching conditions (primary side or secondary side) so-called ferroresonances, also breakdown vibrations called, on. This is due to the fact that in the circuit of the capacitive voltage converter a non-linear circuit element in the form of the inductive intermediate voltage converter is available. The breakover oscillations occur when the induction of the intermediate voltage converter comes into the saturation area of iron as a result of the aforementioned switching processes. With the occurrence of these tilting vibrations and the associated saturation of the The iron core is the increased magnetization currents in the primary winding of the transducer connected.

Auf Grund dieser Erkenntnis ist die Schutzschaltung gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß mit der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Zwischenspannungswandlers je eine Wicklung eines Differentialwandlers oder eine Wicklung jeweils eines von zwei in Differentialschaltung betriebenen Hilfswandlern in Reihe geschaltet ist, wobei ein Widerstand, der infolge eines bei Auftreten von Kippschwingungen erhöhten Magnetisierungsstromes im Zwischenkreis unter dem Einfluß einer in einer weiteren Wicklung des Differentialwandlers induzierten oder einer der Differentialschaltung der Hilfswandler entnommenen Spannung steht, als Dämpfungswiderstand wirkt.Based on this knowledge, the protective circuit is according to the invention designed so that with the primary winding and the secondary winding of the intermediate voltage converter one winding each of a differential converter or one winding each one of two auxiliary converters operated in differential circuit are connected in series, with a resistance which increased as a result of the occurrence of tilting oscillations Magnetizing current in the intermediate circuit under the influence of one in another Winding of the differential transformer induced or one of the differential circuit the voltage taken from the auxiliary converter is present, acts as a damping resistor.

Eine vorübergehende Einschaltung von Dämpfungswiderständen zum Schutz gegen Kippschwingungen ist bereits bekannt, und zwar erfolgt dies beispielsweise dadurch, daß bei Auftreten von unterfrequenten Kippschwingungen ihrenScheinwiderstand ändernde Schaltglieder den Dämpfungswiderstand wirksam werden lassen.Temporary activation of damping resistors for protection against tilting vibrations is already known, and this is done for example in that when underfrequent breakdown oscillations occur, their apparent resistance changing switching elements make the damping resistance effective.

Es ist eine Schutzschaltung vorgeschlagen worden, die zum Schutz gegen bei Kippschwingungen auftretende Überspannungen in Spannungswandlern, und zwar insbesondere kapazitiven Spannungswandlern, Verwendung finden ,soll. Diese Anordnung enthält zwei durch den den induktiven Wandler durchfließenden Strom magnetisierbare Eisenwege, die zwei gegeneinandergeschaltete Wicklungen aufweisen. Diese Eisenwege sind beispielsweise zwei Schenkelkerne oder ein Mantelkern des induktiven Wandlerteiles bzw. einer im Zwischenkreis eines kapazitiven Wandlers liegenden Drossel, beispielsweise der Resonanzdrossel. Für diese Eisenwege soll Magnetmaterial mit derart voneinander verschiedenen magnetischen Eigenschaften gewählt und/oder sollen Luftspalte bzw. magnetische Nebenschlüsse derart angeordnet sein, daß erst bei Überspannungen, die den etwa 1,2fachen Wert der Nennspannung überschreiten, zwischen den beiden Wicklungen eine Differenzspannung entsteht. Zusammen mit dem Widerstand der gegeneinandergeschalteten Wicklungen ergibt die Differenzspannung eine zusätzliche Bürde für den Wandler.A protection circuit has been proposed to protect against Overvoltages occurring in voltage converters in the event of breakover oscillations, in particular capacitive voltage converters, should be used. This arrangement contains two iron paths that can be magnetized by the current flowing through the inductive transducer, which have two windings connected against one another. These iron ways are for example two leg cores or a jacket core of the inductive converter part or one im Intermediate circuit of a capacitive converter lying choke, for example the resonance choke. For these iron paths, magnetic material with such different magnetic ones should be used Properties chosen and / or should air gaps or magnetic shunts be arranged in such a way that only in the event of overvoltages that are approximately 1.2 times the value exceed the nominal voltage, a differential voltage between the two windings arises. Together with the resistance of the oppositely connected windings the differential voltage creates an additional burden for the converter.

Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung wird also die Gegenläufigkeit der beiden Flüsse durch gegeneinandergeschaltete Wicklungen erreicht, und die erforderliche Differenz der Flüsse ergibt sich allein durch die unterschiedlichen Eigenschaften der beiden den gegeneinandergeschalteten Wicklungen zugeordneten Eisenwege.In this proposed arrangement, the opposite direction is therefore used of the two fluxes achieved through opposing windings, and the required The difference in the flows results solely from the different properties of the two iron paths associated with the oppositely connected windings.

Demgegenüber geht die Erfindung einen anderen Weg, indem sie die vorübergehende Einschaltung eines Dämpfungswiderstandes nicht von der Frequenzänderung, sondern von der Änderung des Magnetisierungsstromes im Zwischenkreis abhängig macht.In contrast, the invention takes a different approach by making the temporary Activation of a damping resistor not from the frequency change, but depends on the change in the magnetizing current in the intermediate circuit.

In der Fig. 1 ist ein Schaltungsbeispiel für eine Schutzschaltung gemäß der Erfindung dargestellt, bei der ein Differentialwandler zur vorübergehenden Einschaltung eines Dämpfungswiderstandes verwendet wird. Der kapazitive Spannungswandler besteht in bekannter Weise aus dem kapazitiven Spannungsteiler Ci/Cz und dem Zwischenkreis, der die ResonanzdrosselL und den ZwischenspannungswandlerTr enthält. In Reihe mit der Primärwicklung des Zwischenspannungswandlers Tr ist die Wicklung W1 des Differentialwandlers K und in Reihe mit der Sekundärwicklung des Zwischenspannungswandlers Tr die Wicklung W2 des Differentialwandlers K in Reihe geschaltet. Die Bürde des Meßkreises ist durch den Widerstand R1 gegeben. Der Differentialwandler K besitzt noch als dritte Wicklung die Wicklung W3, an die der Dämpfungswiderstand R2 angeschlossen ist. Im normalen Betriebsfall heben sich die durch die Wicklung W1 und die Wicklung W2 fließenden Ströme bezüglich der Amperewindungen gegenseitig auf. Durch die Wicklung W1 fließt außerdem der im normalen Betriebszustand sehr geringe Magnetisierungsstrom für den Kern des Zwischenspannungswandlers Tr, der in dem Kern des Differentialwandlers K eine dementsprechend geringe Induktion hervorruft. Der Dämpfungswiderstand R., erhöht dann praktisch nicht den Innenwiderstand des kapazitiven Spannungswandlers.In Fig. 1 is a circuit example for a protection circuit shown according to the invention, in which a differential converter for temporary Activation of a damping resistor is used. The capacitive voltage converter consists in the known way of the capacitive voltage divider Ci / Cz and the intermediate circuit, which contains the resonance reactor L and the intermediate voltage converter Tr. In series with of the primary winding of the intermediate voltage converter Tr is the winding W1 of the differential converter K and in series with the secondary winding of the intermediate voltage converter Tr the winding W2 of the differential converter K connected in series. The burden of The measuring circuit is given by the resistor R1. The differential converter K has still as the third winding the winding W3, to which the damping resistor R2 is connected is. In normal operation, the lift through the winding W1 and the winding W2 flowing currents with respect to the ampere turns on each other. Through the winding In addition, the magnetizing current, which is very low in the normal operating state, flows through W1 for the core of the intermediate voltage converter Tr, which is in the core of the differential converter Neither causes a correspondingly low induction. The damping resistance R., then practically does not increase the internal resistance of the capacitive voltage converter.

Im Zustand der Ferroresonanz steigt der Magnetisierungsstrom des Zwischenspannungswandlers Tr und demzufolge der Strom durch die Wicklung W1 des Differentialwandlers K so stark an, daß die durch die Wicklung W1 des Differentialwandlers K hervorgerufenen Amperewindungen nicht mehr durch die der Wicklung W2 des Differentialwandlers K kompensiert werden. Dadurch erfolgt eine starke Erregung des Differentialwandlers K, die eine Spannung in der Wicklung W3 des Differentialwandlers K induziert. Der somit von Strom durchflossene Dämpfungswiderstand R2 erhöht dann den Innenwiderstand des kapazitiven Wandlers erheblich.In the ferroresonance state, the magnetizing current of the intermediate voltage converter increases Tr and consequently the current through the winding W1 of the differential converter K so strongly indicates that the caused by the winding W1 of the differential converter K. Ampere turns no longer through that of the winding W2 of the differential converter K. be compensated. This causes a strong excitation of the differential converter K, which induces a voltage in the winding W3 of the differential converter K. Of the Damping resistor R2 through which current flows then increases the internal resistance of the capacitive converter considerably.

In der Fig. 2 ist die Verwendung zweier in Differentialschaltung betriebener Hilfswandler T1 und T, gezeigt, die aus der in der Fig. 2 ersichtlichen Weise an Stelle des Differentialwandlers K der Fig.1 in Reihe mit dem Zwischenspannungswandler Tr eingeschaltet .sind. Bei diesem Beispiel wird bei Auftreten eines erhöhten Magnetisierungsstromes aus der Differentialschaltung eine Spannung entnommen, so daß der somit von Strom durchflossene Dämpfungswiderstand R2 den Innenwiderstand des kapazitiven Wandlers erheblich erhöht.In Fig. 2, the use of two operated in a differential circuit is Auxiliary transducers T1 and T, shown in the manner shown in FIG Place the differential converter K of Figure 1 in series with the intermediate voltage converter Doors are switched on. In this example, when an increased magnetizing current occurs a voltage is taken from the differential circuit, so that the current The damping resistor R2 passed through is the internal resistance of the capacitive converter increased significantly.

Der Dämpfungswiderstand R2 kann, wie dies bei Schutzschaltungen an sich bekannt ist, ein vom Strom abhängiger Widerstand sein.The damping resistor R2 can, as is the case with protective circuits is known to be a resistance that depends on the current.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Protection circuit for capacitive voltage converters, which consists of a capacitive voltage divider and an inductive intermediate circuit assemble with intermediate voltage converter; being to protect against tilting vibrations a damping resistor is temporarily effective, characterized in that with the primary winding and the secondary winding of the intermediate voltage converter each one Winding a differential transformer or one winding each one of two in Differential circuit operated auxiliary converters is connected in series, with a Resistance resulting from an increased magnetizing current when stall oscillations occur in the intermediate circuit under the influence of one in another winding of the differential converter induced voltage or one of the voltage taken from the differential circuit of the auxiliary converter stands, acts as a damping resistor.

2. Protection circuit according to claim 1, characterized characterized in that the damping resistor is a current-dependent resistor. Older patents considered: German Patent No. 1068 808.