DE1538340C

DE1538340C - Control device for regulating the output voltage of an alternating current generator excited by permanent magnets

Info

Publication number: DE1538340C
Application number: DE19661538340
Authority: DE
Inventors: Edgar Dipl.-Ing. 7016 Gerungen Kuhn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1966-06-15
Filing date: 1966-06-15
Publication date: 1973-01-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zum Regeln der Ausgangsspannung eines durch Permanentmagnete, vorzugsweise Bariumoxydmagnete, erregten, mit wechselnden Drehzahlen antreibbaren mehrphasigen Wechselsstrom-Generators, insbesondere einer permanentmagnetisch erregten Drehstromlichtmaschine für Fahrzeuge, mit wenigstens einem steuerbaren Halbleitergleichrichter je Phase zum Gleichrichten der Ausgangsspannung des Generators und zum Speisen eines Gleichstromnetzes und vorzugsweise einer Batterie, mit einem Oszillator, der in Abhängigkeit von der Spannung am Gleichstromnetz Steuerimpulse für den steuerbaren Halbleitergleichrichter erzeugt, und mit Schaltmitteln, die den Oszillator in Phasenrelation zum Periodenbeginn vor vom Generator erzeugten Wechselspannung ein- und ausschalten.The invention relates to a control device for controlling the output voltage of a permanent magnet, preferably barium oxide magnets, excited, drivable at changing speeds multi-phase alternating current generator, in particular a three-phase alternator excited by permanent magnets for vehicles, with at least one controllable semiconductor rectifier for each phase Rectifying the output voltage of the generator and for feeding a direct current network and preferably a battery, with an oscillator, which depends on the voltage on the direct current network Control pulses generated for the controllable semiconductor rectifier, and with switching means that the Oscillator in phase relation to the beginning of the period before alternating voltage generated by the generator on and off turn off.

Derartige Generatoren haben eine mit der Drehzahl und der Belastung stark schwankende Ausgangsspannung, die z.B. zwischen 10 und 200V liegen kann. Deshalb benötigt man zu ihrer Verwendung in elektrischen Anlagen, z. B. zur Versorgung des Bordnetzes eines Fahrzeuges, eine Regeleinrichtung zum Konstanthalten der Ausgangsspannung. Als Stellglieder bei diesen Regeleinrichtungen werden meist steuerbare Gleichrichter oder Leistungstransistoren verwendet; auch Lösungen mit Magnetverstärkern sind bekannt.Such generators have an output voltage that fluctuates greatly with speed and load, which can be between 10 and 200V, for example. That is why you need to use them in electrical systems, e.g. B. to supply the electrical system of a vehicle, a control device to keep the output voltage constant. As actuators in these control systems mostly controllable rectifiers or power transistors used; also solutions with magnetic amplifiers are known.

Die französische Patentschrift 1 365 248 zeigt eine derartige Regeleinrichtung, in der als Stellglieder Leistungstransistoren verwendet sind. Diese Leistungstransistoren sind bekanntlich — im Gegensatz zu den als Thyristoren bekannten steuerbaren HaIbleitergleichrichtern — durch Steuerströme ein- und ausschaltbar. Zu ihrer Steuerung genügt deshalb ein einziger, für alle Leistungstransistoren gemeinsamer Sperrschwingtransistor. Es sind auch Schaltungen dieser Art bekanntgeworden, die statt Leistungstransistoren Thyristoren verwenden. Dabei hat sich jedoch in der Praxis ein Problem gezeigt, das mit diesen bekannten Schaltungen nicht beherrscht werden kann: Diese Thyristoren schalten nur ab, wenn der Strom durch sie wenigstens kurzzeitig, z. B.The French patent 1 365 248 shows such a control device in which as actuators Power transistors are used. These power transistors are well known - in contrast to the controllable semiconductor rectifiers known as thyristors - Can be switched on and off by control currents. One is therefore sufficient to control them single blocking transistor common to all power transistors. There are also circuits of this Kind became known that use thyristors instead of power transistors. It has however, shown in practice a problem that cannot be mastered with these known circuits can: These thyristors only switch off when the current flows through them for at least a short time, e.g. B.

während 20 usec, zu Null wird (sogenannte Freiwerdezeit). Bei bestimmten Generatorbauarten mit hoher Induktivität der Ausgangswicklungen ist bei hohen Drehzahlen, wie sie im Fahrzeugbetrieb vorkommen, diese Freiwerdezeit nicht mehr gegeben. Die Folge davon ist, daß ein einmal gezündeter Thyristor in diesem Betriebszustand bei den bekannten Schaltungen ständig leitend bleibt, auch wenn er kein Einschaltsignal mehr erhält. Dieser Effekt tritt weniger bei der Generatorbauart auf, die mit Alnico-Permanentmagneten aufgebaut ist, dagegen sehr stark bei der Bauart mit Oxydmagneten, da man bei diesen Flußlinienleitstücke im magnetischen Kreis verwenden muß und dadurch eine erhöhte Induktivität der Wicklungen erhält.during 20 usec, becomes zero (so-called free time). With certain types of generator with high inductance of the output windings is at high speeds, as they occur in vehicle operation, this release time is no longer given. the The consequence of this is that a thyristor, once ignited, is in this operating state in the known circuits remains conductive even if it no longer receives a switch-on signal. This effect occurs less in the generator design, which is built up with Alnico permanent magnets, on the other hand very much of the type with oxide magnets, since these flux line guide pieces are used in the magnetic circuit must and thereby increases the inductance of the windings.

Falls ein Thyristor einmal in der beschriebenen Weise ständig leitend geworden ist, ist ersichtlich eine Spannungsregelung nicht mehr möglich. Die Spannung am Gleichstromnetz steigt also über den zulässigen Wert hinaus an. Falls eine Batterie vorhanden ist, wird diese überladen und gegebenenfalls zerstört. Spannungsempfindliche Verbraucher, z. B. Scheinwerfer, werden ebenfalls zerstört.If a thyristor has once become continuously conductive in the manner described, one can be seen Voltage regulation no longer possible. The voltage on the direct current network therefore rises above the permissible Value addition. If there is a battery, it will be overcharged and possibly destroyed. Voltage-sensitive consumers, e.g. B. headlights are also destroyed.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Regeleinrichtungen für die Spannungsregelung von permanentmagnetisch erregten Wechselstrom-Generatoren und insbesondere von Mehrphasen-Generatoren zu vermeiden. Ferner soll diese Regeleinrichtung billig und kompakt sein, damitIt is therefore an object of the invention to overcome the disadvantages of the known control devices for the Voltage regulation of permanent magnet excited alternating current generators and in particular of Avoid multiphase generators. Furthermore, this control device should be cheap and compact, so

sie auch innerhalb des Generatorgehäuses untergebracht werden kann. Auch soll die Regeleinrichtung nach Möglichkeit für Betrieb des Generators in beiden Drehrichtungen geeignet sein, ohne daß hierfür Änderungen der Schaltungen oder der Anschlüsse vorgenommen werden müßten. Dies ist besonders bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen wichtig, da hierdurch die Lagerhaltung und der Service vereinfacht werden.it can also be accommodated within the generator housing. The control device should also if possible, be suitable for operating the generator in both directions of rotation without this Changes to the circuits or connections would have to be made. This is especially true for important for use in motor vehicles, as this simplifies storage and service will.

Nach der Erfindung ergibt sich bei einer eingangs genannten Regeleinrichtung eine einfache Lösung dadurch, daß jedem steuerbaren Halbleitergleichrichter ein Oszillator mit einem Vergleicher zugeordnet ist und daß diesem Vergleicher einerseits jeweils eine Referenzspannung — Zenerdiode — und andererseits jeweils eine Summenspannung zugeführt wird, welch letztere aus einer von der positiven Abweichung der Spannung am Gleichstromnetz vom gewünschten Sollwert etwa proportionalen Spannung (u_R) und einer von der dem betreffenden Oszillator und dem von ihm gesteuerten Gleichrichter zugeordnete Phase abgeleiteten Spannung gebildet ist, so daß der Oszillator jeweils nur bei einer bestimmten Differenz zwischen dem Augenblickswert der Summenspannung und der Referenzspannung eingeschaltet ist. Bei hohen Frequenzen und ausreichender Spannung wird der Oszillator während jeder Periode nur noch ganz kurz oder gar nicht mehr eingeschaltet. Die Freiwerdezeit ist dadurch in jedem Fall gegeben. Bei einem Mehrphasen-Generator kann der Laststrom vom einen auf den nächsten steuerbaren Halbleitergleichrichter kommutieren. Eine Überlastung einer einzelnen Phase wird hierdurch sicher vermieden, so daß eine Überdimensionierung nicht mehr erforderlich ist.According to the invention, a simple solution results in a control device mentioned at the beginning in that each controllable semiconductor rectifier is assigned an oscillator with a comparator and that this comparator is supplied with a reference voltage - Zener diode - on the one hand and a total voltage on the other hand, the latter from one of the positive deviation of the voltage on the direct current network from the desired nominal value approximately proportional voltage (u _R ) and a voltage derived from the phase assigned to the oscillator in question and the rectifier controlled by it, so that the oscillator only occurs when there is a certain difference between the instantaneous value the sum voltage and the reference voltage is switched on. At high frequencies and sufficient voltage, the oscillator is only switched on very briefly or not at all during each period. This means that the time off is given in any case. With a multiphase generator, the load current can commutate from one controllable semiconductor rectifier to the next. Overloading a single phase is reliably avoided in this way, so that overdimensioning is no longer necessary.

Eine derartige Regeleinrichtung läßt sich mit sehr geringem Aufwand realisieren, wie auch das folgende Ausführungsbeispiel zeigt. Bei einer Regeleinrichtung für einen Mehrphasen-Generator können entsprechend der Phasenzahl mehrere Oszillatoren und Vergleicher vorgesehen werden. Die von der Ausgangs-Wechselspannung abgeleitete Spannung wird dabei mit Vorteil ausgebildet als eine im wesentlichen sägezahnförmige Spannung mit langsam ansteigender Vorderflanke und rasch abfallender Rückflanke, wobei die Vorderflanke zum Steuern des Vergleichers und damit des Oszillators dient. In besonders einfacher und vorteilhafter Weise erzeugt man diese mit der variablen Generatorfrequenz synchronisierte Sägezahnspannung mit Hilfe einer .RC-Schaltung, wobei man mit besonderem Vorteil so vorgeht, daß bei einem Mehrphasengenerator die i?C-Schaltung einerseits an die zugeordnete Phase, andererseits über zwei Gleichrichter, vorzugsweise die Gleichrichter eines Mehrphasen-Brückengleichrichters, dessen Bestandteil der steuerbare Halbleitergleichrichter ist, an den anderen Phasen des Generators anschließbar ist. Man erhält nämlich hierbei an der i?C-Schaltung eine Spannung, die einer Rechteckspannung wesentlich näher kommt als einer Sinusspannung. Dadurch erhält man auf sehr einfache Weise eine hier völlig ausreichende Sägezahnspannung.Such a control device can be implemented with very little effort, as can the following Embodiment shows. In the case of a control device for a multiphase generator, several oscillators and comparators are provided according to the number of phases. The one from the The voltage derived from the output alternating voltage is advantageously designed as an essentially one sawtooth-shaped voltage with slowly rising leading edge and rapidly falling trailing edge, where the leading edge is used to control the comparator and thus the oscillator. Especially this is generated in a simple and advantageous manner that is synchronized with the variable generator frequency Sawtooth voltage using an .RC circuit, it is particularly advantageous to proceed in such a way that, in the case of a polyphase generator, the i? C circuit on the one hand to the assigned phase, on the other hand via two rectifiers, preferably the rectifiers a polyphase bridge rectifier, part of which is the controllable semiconductor rectifier can be connected to the other phases of the generator. This is because you get at the i? C circuit a voltage that is much closer to a square wave voltage than a sinusoidal voltage. Through this a completely sufficient sawtooth voltage is obtained in a very simple way.

Zum Vergleich darf darauf hingewiesen werden, daß bei zum Stand der Technik gehörenden Schaltungen zur Erzeugung von Sägezahnspannungen, z. B. der Schaltung nach AEG-Mitteilungen 54 (1964), S. 177, zur Erzeugung einer Sägezahnspannung mindestens ein, im genannten Fall sogar zwei Transistoren benutzt werden. Dieser Vergleich zeigt augenscheinlich die enorme Vereinfachung, die mit der Erfindung erreichbar ist.For comparison, it should be pointed out that in the circuits belonging to the prior art for generating sawtooth voltages, e.g. B. the circuit according to AEG communications 54 (1964), p. 177, to generate a sawtooth voltage at least one, in the case mentioned even two Transistors are used. This comparison clearly shows the enormous simplification that comes with the invention is achievable.

Ladewiderstand und Kondensator werden dabei mit Vorteil so bemessen, daß ihre Ladezeitkonstante in der Größenordnung der Periodendauer der höchsten im Betrieb vorkommenden Generatorfrequenz liegt; z. B. soll bei einer höchsten Frequenz von 1000 Hz die Ladezeitkonstante in der Größenordnung von Millisekunden liegen. Die Entladezeitkonstante von Kondensator und Entladekreis bemißt man dann auf etwa 10 bis 50% der Ladezeitkonstante.The charging resistor and capacitor are advantageously dimensioned so that their charging time constant in the order of magnitude of the period of the highest generator frequency occurring during operation located; z. B. at a maximum frequency of 1000 Hz, the charging time constant should be in the order of magnitude of milliseconds. The discharge time constant of the capacitor and discharge circuit is measured then to about 10 to 50% of the charging time constant.

Um ein Arbeiten der Regeleinrichtung auch dann zu ermöglichen, wenn keine Batterie angeschlossen ist, wird sie in weiterer Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet, daß parallel zu mindestens einem steuerbaren Halbleitergleichrichter die Serienschaltung eines gleich wie dieser gepolten Gleichrichters und des Öffnerkontakts eines Relais liegen, welches an das Gleichstromnetz angeschlossen ist und welches oberhalb einer bestimmten Höhe der Spannung am Gleichstromnetz diesen Öffnerkontakt öffnet. Über diese Serienschaltung wird dann die Regeleinrichtung beim Anfahren so lange mit Strom versorgt, bis der steuerbare Gleichrichter eingeschaltet ist.To enable the control device to work even when no battery is connected is, it is designed in a further embodiment of the invention that parallel to at least one controllable semiconductor rectifier the series connection of a rectifier with the same polarity as this one and the normally closed contact of a relay which is connected to the direct current network and which Above a certain level of voltage on the direct current network, this normally closed contact opens. Over this series connection is then supplied with power to the control device when starting up until the controllable rectifier is switched on.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung.
Es zeigtFurther details and advantageous developments of the invention emerge from the following description and the drawing.
It shows

Fig. 1 ein Schaltbild eines permanentmagnetisch erregten Generators mit einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung,Fig. 1 is a circuit diagram of a permanent magnet excited generator with an inventive Control device,

F i g. 2 bis 4 Schaubilder zum Erläutern der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1, Fig. 5 eine Darstellung der Regelkennlinie der Schaltungsanordnung nach Fig. 1,F i g. 2 to 4 diagrams to explain the mode of operation of the circuit arrangement according to FIG. 1, FIG. 5 shows the control characteristic of the circuit arrangement according to FIG. 1,

F i g. 6 eine graphische Darstellung des Aufladevorgangs eines Kondensators bei niederen und bei hohen Frequenzen,F i g. 6 is a graph showing the charging process of a capacitor at low and at high frequencies,

F i g. 7 eine Schaltungsvariante zu F i g. 1 undF i g. 7 shows a circuit variant of FIG. 1 and

F i g. 8 eine graphische Darstellung zum Erläutern der Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 7.F i g. 8 is a graphic illustration to explain the mode of operation of the arrangement according to FIG. 7th

In Fig. 1 ist mit 10 ein Drehstromgenerator bezeichnet, der einen permanentmagnetischen Rotor 11 hat. Der Generator 10 hat drei in F-Schaltung geschaltete Ausgangswicklungen 12, 13, 14, deren nach außen geführte Anschlußpunkte mit X, Y, Z bezeichnet sind. Diese Ausgangspunkte sind mit einem aus sechs Gleichrichtern 15 bis 20 bestehenden Dreiphasen-Brückengleichrichter verbunden, und zwar jeweils mit den Kathoden von drei Dioden 15, 17, 16 sowie mit den Anoden von drei gesteuerten Gleichrichtern 18,20,19 mit thyratronartiger Charakteristik. Die Anoden der Dioden 15, 17, 16 sind miteinander und mit einer Minusleitung 23, die Kathoden der gesteuerten Gleichrichter 18, 20, 19 mit einer Plusleitung 24 verbunden. Minusleitung 23 und Plusleitung 24 bilden zusammen ein Gleichstromnetz, an das eine Pufferbatterie 25 über einen Schalter 26 angeschlossen werden kann und an das weitere, nicht dargestellte Verbraucher anschließbar sind, z. B. die Funkanlage in einem Taxi. An dieses Gleichstromnetz ist auch die Spule 27 eines mit einem Öffnerkontakt 28 versehenen Relais 29 angeschlossen, wobeiIn FIG. 1, 10 denotes a three-phase generator which has a permanent magnetic rotor 11. The generator 10 has three output windings 12, 13, 14 connected in an F-circuit, the connection points of which are denoted by X, Y, Z, which lead to the outside. These starting points are connected to a three-phase bridge rectifier consisting of six rectifiers 15 to 20, each with the cathodes of three diodes 15, 17, 16 and the anodes of three controlled rectifiers 18, 20, 19 with thyratron-like characteristics. The anodes of the diodes 15, 17, 16 are connected to one another and to a negative line 23, the cathodes of the controlled rectifiers 18, 20, 19 to a positive line 24. Minus line 23 and plus line 24 together form a direct current network to which a buffer battery 25 can be connected via a switch 26 and to which other consumers, not shown, can be connected, e.g. B. the radio system in a taxi. The coil 27 of a relay 29 provided with a break contact 28 is also connected to this direct current network, wherein

der Öffnerkontakt 28 in Serie bei einer Diode 30 parallel zum steuerbaren Halbleitergleichrichter 18 liegt. Die Diode 30 ist gleichgepolt wie der steuerbare Halbleitergleichrichter 18.the normally closed contact 28 in series with a diode 30 parallel to the controllable semiconductor rectifier 18 located. The diode 30 has the same polarity as the controllable semiconductor rectifier 18.

Weiterhin ist eine Zenerdiode 33 mit ihrer Kathode an die Plusleitung 24 angeschlossen, während ihre Anode über einen Knotenpunkt 34 und einen Widerstand 35 an die Minusleitung 23 angeschlossen ist. Die Zenerdiode 33 dient als Referenzspannungsquelle; an ihren einen mit dem Knotenpunkt 34 verbundenen Pol ist die Leitung 36 angeschlossen, deren Potential im Betrieb somit stets im die Zenerspannung der Zenerdiode 33 negativer ist als das Potential der Plusleitung 24.Furthermore, a Zener diode 33 is connected with its cathode to the positive line 24 while its anode is connected to the negative line 23 via a node 34 and a resistor 35 is. The Zener diode 33 serves as a reference voltage source; at one of them connected to the node 34 Pole is connected to the line 36, the potential of which is therefore always in the Zener voltage during operation the Zener diode 33 is more negative than the potential of the positive line 24.

Zum Steuern des steuerbaren Halbleitergleichrichters 18, 19, 20 sind drei Sperrschwingoszillatoren 40, 41, 42 vorgesehen, die jeweils gleich aufgebaut sind, weshalb nur der Sperrschwingoszillator 40 ausführlich beschrieben wird, während die Oszillatoren 41 und 42 Bezugszeichen erhalten, die jeweils um 100 bzw. 200 gegenüber den entsprechenden Bezugszeichen des Oszillators 40 erhöht sind. Jeder dieser Sperrschwingoszillatoren wird während einer Periode der Ausgangsspannung des Generators 10 einmal eingeschaltet, und zwar abhängig von der Spannung zwischen der Minusleitung 23 und der Plusleitung 24 früher oder später, bezogen auf den Beginn dieser Periode. Ist die Spannung zwischen der Minusleitung 23 und der Plusleitung 24 hoch, so wird erst spät nach dem Periodenbeginn oder auch gar nicht eingeschaltet, ist sie dagegen gering, so werden die Sperrschwingoszillatoren schon bei Beginn der Periode ihrer Phasenspannung eingeschaltet. Hierfür ist als Schaltmittel ein Gleichstromverstärker 43 mit einem pnp-Eingangstransistor 44 und einen pnp-Transistor 45 vorgesehen.To control the controllable semiconductor rectifier 18, 19, 20, three blocking oscillators 40, 41, 42 are provided, each of which has the same structure, which is why only the blocking oscillator 40 will be described in detail, while the oscillators 41 and 42 are given reference numerals that are around 100 or 100 respectively. 200 are increased compared to the corresponding reference numerals of the oscillator 40. Each of these blocking oscillators is switched on once during a period of the output voltage of the generator 10, namely earlier or later depending on the voltage between the negative line 23 and the positive line 24 , based on the beginning of this period. If the voltage between the negative line 23 and the positive line 24 is high, it is switched on late after the beginning of the period or not at all; if it is low, the blocking oscillators are switched on at the beginning of the period of their phase voltage. For this purpose, a DC amplifier 43 with a pnp input transistor 44 and a pnp transistor 45 is provided as switching means.

Der Sperrschwingoszillator 40 weist einen npn-Transistor 48 auf, der gleichzeitig als Vergleicher dient. Der Emitter dieses Transistors ist direkt mit der Leitung 36 verbunden; sein Kollektor steht über einen Kollektorwiderstand 49 und eine Wicklung 50 eines mit zwei weiteren Wicklungen 51, 52 versehenen Übertragers 53 mit der Plusleitung 24 in Verbindung. Seine Basis ist mit dem einen Anschluß der Wicklung 51 verbunden, deren anderer Anschluß mit einem Knotenpunkt 54 verbunden ist, der über einen Widerstand 55 mit der Plusleitung 24 und über einen Widerstand 56 mit der Leitung 36 verbunden ist. Der Widerstand 55 kann z. B. einen Wert von 3,3 kOhm, der Widerstand 56 einen Wert von 1 kOhm haben. Außerdem ist der Knotenpunkt 54 über einen Widerstand 57 von beispielsweise 150 Ohm mit der Anode einer Diode 58 verbunden, deren Kathode an den Kollektor des Transistors 45 angeschlossen ist.The blocking oscillator 40 has an npn transistor 48, which also serves as a comparator. The emitter of this transistor is connected directly to line 36; its collector is connected to the positive line 24 via a collector resistor 49 and a winding 50 of a transformer 53 provided with two further windings 51, 52. Its base is connected to one connection of the winding 51 , the other connection of which is connected to a node 54 which is connected to the positive line 24 via a resistor 55 and to the line 36 via a resistor 56. The resistor 55 can, for. B. a value of 3.3 kOhm, the resistor 56 have a value of 1 kOhm. In addition, the node 54 is connected via a resistor 57 of 150 ohms, for example, to the anode of a diode 58, the cathode of which is connected to the collector of the transistor 45 .

Weiterhin führt vom Knotenpunkt 54 ein Widerstand 59 (1 kOhm) zur einen Elektrode eines mit seiner Elektrode mit der Leitung 36 verbundenen Kondensators 62, wobei diese eine Elektrode gleichzeitig auch noch über einen Widerstand 63 (15 kOhm) mit dem Anschluß X der Ausgangswicklung 12 verbunden ist. Entsprechend ist beim Sperrschwingoszillator 41 ein Kondensator 162 vorgesehen, der über einen Widerstand 163 mit dem Anschluß Z der Ausgangswicklung 14 verbunden ist, und ebenso ist beim Sperrschwingoszillator 42 ein Kondensator 262 über einen Widerstand 263 mit dem Anschluß Y der Ausgangswicklung 13 verbunden. Der Knotenpunkt 154 ist über einen Widerstand 157 und eine Diode 158 mit dem Kollektor des Transistors 45 verbunden, und entsprechend ist beim Oszillator 42 der Knotenpunkt 254 über einen Widerstand 257 und eine Diode 258 mit dem Kollektor des Transistors 45 verbunden.Furthermore, a resistor 59 (1 kOhm) leads from node 54 to one electrode of a capacitor 62 connected to its electrode with line 36, this one electrode also being connected to terminal X of output winding 12 via a resistor 63 (15 kOhm) is. Correspondingly, the blocking oscillator 41 has a capacitor 162 which is connected to the terminal Z of the output winding 14 via a resistor 163 , and likewise the blocking oscillator 42 has a capacitor 262 connected to the terminal Y of the output winding 13 via a resistor 263 . The node 154 is connected to the collector of the transistor 45 via a resistor 157 and a diode 158 , and correspondingly in the oscillator 42 the node 254 is connected to the collector of the transistor 45 via a resistor 257 and a diode 258.

Der Kollektor des Transistors 45 liegt über einen Kollektorwiderstand 65 an der Minusleitung 23; sein Emitter ist direkt mit der Leitung 36 verbunden, und seine Basis ist direkt mit dem Kollektor des Eingangstransistors 44 und über einen Widerstand 66 mit der Leitung 36 verbunden. Der Emitter des Eingangstransistors 44 liegt direkt an der Leitung 36; sein Kollektor ist mit dem einen Belag eines Kondensators 67 sowie über einen Kollektorwiderstand 68 mit derThe collector of the transistor 45 is connected to the negative line 23 via a collector resistor 65; its emitter is connected directly to line 36 and its base is connected directly to the collector of input transistor 44 and to line 36 through a resistor 66. The emitter of the input transistor 44 is directly on the line 36; its collector is with a coating of a capacitor 67 and a collector resistor 68 with the

ίο Minusleitung 23 verbunden. Der andere Belag des Kondensators 67 ist an die Basis des Eingangstransistors 44 angeschlossen, die außerdem über einen Widerstand 69 mit der Leitung 36 in Verbindung steht und auch an einen Abgriff 72 eines Potentiometers 73 angeschlossen ist, dessen einer Anschluß über einen Widerstand 74 in der Plusleitung 24 und dessen anderer Anschluß über einen Widerstand 75 an der Minusleitung 23 liegt.ίο negative line 23 connected. The other topping of the Capacitor 67 is connected to the base of the input transistor 44, which also has a Resistor 69 is connected to line 36 and also to a tap 72 of a potentiometer 73 is connected, one terminal of which via a resistor 74 in the positive line 24 and its the other connection is connected to the negative line 23 via a resistor 75.

Es sei angenommen, daß zwischen der PlusleitungAssume that between the plus line

ao 24 und der Minusleitung 23 eine Spannung U von 12,6 V liege und daß die Zenerdiode 33 eine Zenerspannung von 8 V habe. Nimmt man das Potential der Leitung 36 als Bezugspotential Null an, so hat die Plusleitung 24 demgegenüber ein Potential vonao 24 and the negative line 23 a voltage U of 12.6 V and that the Zener diode 33 has a Zener voltage of 8 V. If the potential of the line 36 is taken as the reference potential zero, the positive line 24, in contrast, has a potential of

s5 + 8 V und die Minusleitung 23 ein Potential von etwa —4 V. Der Abgriff 72 des Potentiometers 73 ist dann so eingestellt, daß er das gleiche Potential wie die Leitung 36 hat, wenn die Spannung U zwischen Plusleitung 24 und Minusleitung 23 ihren Sollwert hat. Ist diese Bedingung erfüllt, so ist der Eingangstransistor 44 noch gesperrt, da kein Basisstrcm in ihm fließt. Als Folge davon kann dann über den Widerstand 68 und durch die Basis des Transistors 45 ein starker Basisstrom fließen, so daß im Transistor 45 auch ein starker Kollektorstrom fließt. Der Kollektor des Transistors 45 hat in diesem Fall etwa das Potential der Leitung 36, d. h., die Spannung u_R zwischen der Leitung 36 und dem Kollektor des Transistors 45 ist in diesem Falle nahezu gleich Null. Der Transistor 45 dient also als Phasenumkehrstufe. s5 + 8 V and the negative line 23 has a potential of about -4 V. The tap 72 of the potentiometer 73 is then set so that it has the same potential as the line 36 when the voltage U between the positive line 24 and the negative line 23 is at its desired value has. If this condition is met, the input transistor 44 is still blocked, since no base current flows in it. As a result, a strong base current can then flow through the resistor 68 and through the base of the transistor 45, so that a strong collector current also flows in the transistor 45. The collector of the transistor 45 in this case has approximately the potential of the line 36, that is, the voltage u _R between the line 36 and the collector of the transistor 45 is almost equal to zero in this case. The transistor 45 thus serves as a phase reversal stage.

Steigt die Spannung U zwischen der Minusleitung 23 und der Plusleitung 24 über ihren gewünschten Sollwert an, so erhält der Abgriff 72 ein gegenüber dem Potential der Leitung 36 negatives Potential, so daß der Eingangstransistor 44 leitend wird und die Spannung zwischen seinem Emitter und seinem Kollektor von beispielsweise vorher 0,6 V auf jetzt 0,2 V sinkt. Entsprechend steigt auch die Spannung zwischen Emitter und Basis des Transistors 45, d. h., dieser Transistor führt nunmehr einen kleineren Kollektorstrom, so daß die Spannung u_R zwischen seinem Emitter und seinem Kollektor zunimmt, und zwar um so mehr, je mehr die Spannung U über ihren Sollwert hinaus ansteigt.If the voltage U between the negative line 23 and the positive line 24 rises above its desired target value, the tap 72 receives a negative potential compared to the potential of the line 36, so that the input transistor 44 becomes conductive and the voltage between its emitter and its collector of For example, before 0.6 V drops to 0.2 V now. Correspondingly, the voltage between the emitter and base of the transistor 45 also increases, ie this transistor now carries a smaller collector current, so that the voltage u _R between its emitter and its collector increases, the more the voltage U is above its Setpoint increases.

Sinkt dagegen die Spannung U unter ihren Sollwert, so erhält der Abgriff 72 ein im Verhältnis zur Leitung 36 positives Potential, so daß der Eingangstransistor 44 gesperrt bleibt, während der Transistor 45 voll leitet und die Spannung u% gleich Null ist.If, on the other hand, the voltage U falls below its nominal value, the tap 72 receives a potential which is positive in relation to the line 36, so that the input transistor 44 remains blocked, while the transistor 45 is fully conductive and the voltage u% is equal to zero.

Der Gleichstromverstärker 43 liefert also eine der Abweichung der Generator-Ausgangsspannung vom gewünschten Sollwert etwa proportionale Spannung u".The DC amplifier 43 thus supplies one of the deviation of the generator output voltage from desired setpoint approximately proportional voltage u ".

Oszillographiert man die zwischen der Phase X der Ausgangswicklung 12 und einer der mit einem Ausgang des Mehrphasen-Brückengleichrichters 15 bis 20 verbundenen Leitungen 23 oder 36 liegendeThe oscilloscope shows the line 23 or 36 connected to an output of the polyphase bridge rectifier 15 to 20 between the phase X of the output winding 12 and one of the lines 23 or 36

Spannung, so erhält man die in F i g. 2 mit X bezeichnete Spannungsform, die wesentlich mehr einer Rechteckspannung angenähert ist als z. B. eine Sinusspannung. Diese Spannung hat außerdem während eines Drittels der Periodendauer den Wert Null. An diese Spannung ist über den als Ladewiderstand dienenden Widerstand 63 der Kondensator 62 angeschlossen. Solange diese mit X bezeichnete Spannung positiv ist, lädt sich der Kondensator 62 über den Ladewiderstand 63 auf, wobei sich ein ungefähr linearer Anstieg der mit χ bezeichneten Spannung am Kondensator 62 ergibt, der so lange andauert, bis die Spannung am Kondensator 62 gleich dem Augenblickswert der Spannung X ist. Während des darauffolgenden Teils der in F i g. 2 mit T bezeichneten Periodendauer kann sich der Kondensator 62 über die Widerstände 59 und 56 wieder auf die Spannung Null entladen. Danach wiederholt sich dieser Vorgang. Voltage, one obtains the in FIG. 2 with X denoted voltage shape, which is much more approximated to a square wave voltage than z. B. a sinusoidal voltage. This voltage also has the value zero for a third of the period. The capacitor 62 is connected to this voltage via the resistor 63 serving as a charging resistor. As long as this voltage marked X is positive, the capacitor 62 charges through the charging resistor 63, with an approximately linear increase in the voltage marked χ on the capacitor 62 , which lasts until the voltage on the capacitor 62 equals the instantaneous value the voltage X is. During the following part of the in F i g. 2 period indicated by T , the capacitor 62 can discharge through the resistors 59 and 56 again to the voltage zero. This process is then repeated.

Wie man in F i g. 2 sieht, hat die mit χ bezeichnete Spannung am Kondensator 62 einen etwa sägezahnförmigen Verlauf. Die Ladezeitkonstante von Ladewiderstand 63 und Kondensator 62 ist im vorliegenden Fall, bei dem im Betrieb eine höchste Generatorfrequenz von 1000 Hz entsprechend einer kürzesten Periodendauer T von 1 msec zu erwarten ist, mit 2 msec gewählt (Widerstand 163 gleich 15kOhm, Kondensator 162 gleich 0,15 μΈ); die Entladezeitkonstante ist zu 0,3 msec gewählt (Widerstände 156 und 159 je gleich 1 kOhm), also kleiner als die kürzeste Periodendauer.As shown in FIG. 2, the voltage marked χ on the capacitor 62 has an approximately sawtooth-shaped curve. The charging time constant of charging resistor 63 and capacitor 62 is selected to be 2 msec in the present case, in which a highest generator frequency of 1000 Hz corresponding to a shortest period T of 1 msec is to be expected during operation (resistor 163 is 15kOhm, capacitor 162 is 0, 15 μΈ); the discharge time constant is chosen to be 0.3 msec (resistors 156 and 159 each equal to 1 kOhm), i.e. smaller than the shortest period.

Die Basis des Transistors 48( und entsprechend der Transistoren 148 und 248) liegt über die Wicklung 51 am Knotenpunkt 54, der durch den Spannungsteiler 55, 56 gegenüber der Leitung 36 ein positives Potential hat, wenn am Ausgang des Gleichstromverstärkers 43 und am Kondensator 62 keine Spannung liegt. In diesem Fall schwingt der Sperrschwingoszillator, d. h., zunächst steigt sein Kollektorstrom an, wobei durch diesen Anstieg in der Wicklung 51 eine Spannung erzeugt wird, die die Basis des Transistors 48 noch positiver macht. Hat der Transistor 48 dann seinen maximalen Kollektorstrom erreicht, so wird keine weitere Spannung in der Wicklung 51 mehr induziert, so daß die Basis wieder negativer wird und der Kollektorstrom abnimmt, was eine Spannung umgekehrter Polarität in der Wicklung 51 induziert; diese Spannung ist nunmehr bestrebt, den Transistor 48 zu sperren. Dieses Spiel wiederholt sich laufend, wobei in der Wicklung 52 ebenfalls eine Spannung induziert wird, die den steuerbaren Halbleitergleichrichter 18 leitend steuert, wenn eine gegenüber seiner Kathode positive Spannung an seiner Anode liegt.The base of the transistor 48 (and correspondingly the transistors 148 and 248) is connected via the winding 51 to the node 54, which has a positive potential due to the voltage divider 55, 56 with respect to the line 36 if there is none at the output of the DC amplifier 43 and at the capacitor 62 Tension lies. In this case, the blocking oscillator oscillates, that is to say, its collector current initially increases, this increase in the winding 51 generating a voltage which makes the base of the transistor 48 even more positive. When the transistor 48 has then reached its maximum collector current, no further voltage is induced in the winding 51 , so that the base becomes more negative again and the collector current decreases, which induces a voltage of opposite polarity in the winding 51; this voltage now tries to block transistor 48. This game repeats itself continuously, with a voltage also being induced in the winding 52 , which controls the controllable semiconductor rectifier 18 to be conductive when a voltage that is positive with respect to its cathode is applied to its anode.

Ist die Spannung U zwischen der Minusleitung 23 und der Plusleitung 24 größer als der gewünschte Sollwert, so hat die Spannung u_R, wie beschrieben, einen Wert, der größer als Null ist. Dies ist in F i g. 3 dargestellt, wo mit 36 das Potential der Leitung 36 bezeichnet ist. Mit x' ist das Potential des Knotenpunkts 54, mit z' das Potential des Knotenpunkts 154 und mit y' das Potential des Knotenpunkts 254 bezeichnet. Diese Potentiale ergeben sich jeweils aus der Addition der Spannung u_R und der von den Phasen X, Y, Z abgeleiteten Sägezahnspannungen x, y, z, die jeweils einen gleichen Verlauf haben, jedoch gegeneinander jeweils um 120° C phasenverschoben sind.If the voltage U between the negative line 23 and the positive line 24 is greater than the desired setpoint value, the voltage u _R , as described, has a value which is greater than zero. This is in FIG. 3, where the potential of the line 36 is designated by 36. The potential of the node 54 is designated with x ' , the potential of the node 154 with z' and the potential of the node 254 with y ' . These potentials result from the addition of the voltage u _R and the sawtooth voltages x, y, z derived from the phases X, Y, Z , which each have the same profile, but are each phase shifted by 120 ° C.

Die Spannung u_R wird über den als Addierwiderstand dienenden Widerstand 57 dem Knotenpunkt 54 zugeführt, während die am Kondensator 62 liegende Sägezahnspannung χ über den als Addierwiderstand dienenden Widerstand 59 dem Knotenpunkt 54 zugeführt wird. Am Widerstand 56, der als Summenspannungsgeber dient, liegt die Summe der Spannungen (wfl+x), die in Fig. 1 und 3 mit w_ss bezeichnet ist. Sie ist gleich dem Potentialunterschied zwischen demThe voltage u _R is supplied via the resistor 57 serving as Addierwiderstand the node 54, while the sawtooth voltage across the capacitor 62 via the χ serving as Addierwiderstand resistor 59 to the node is supplied to 54th The sum of the voltages (wfl + x), which is denoted _{by w ss in} FIGS. 1 and 3, is applied to the resistor 56, which serves as a total voltage generator. It is equal to the potential difference between the

ίο Potential 36 der Leitung 36 und dem Potential x' des Knotenpunkts 54 (bzw. des Potentials z' des Knotenpunkts 154 bzw. des Potentials y' des Knotenpunkts 254). ίο potential 36 of the line 36 and the potential x 'of the node 54 (or the potential z' of the node 154 or the potential y 'of the node 254).

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Zustand der Schaltung, bei dem die Spannung U den Sollwert überschritten hat, ist zum Zeitpunkt ti, an dem die Phasenspannung X (vgl. untere Reihe von F i g. 3) positiv zu werden beginnt, das Potential x' des Knotenpunkts 54 negativer als das Potential der Leitung 36, so daß die Basis des Transistors 48 negativer ist als der Emitter dieses npn-Transistors; er ist also zunächst gesperrt, und zwar bis zum Zeitpunkt 12, an dem das Potential x' des Knotenpunkts 54 positiver zu werden beginnt als das Potential der Leitung 36. In diesem Augenblick wird die Basis des Transistors 48 positiver als sein Emitter, und er beginnt zu leiten, so daß ein Kollektorstrom fließt, der über die Wicklungen 50, 52 einen Spannungsstoß an der Steuerelektrode des steuerbaren Halbleitergleichrichters 18 bewirkt und diesen leitend macht. Der steuerbare Halbleitergleichrichter 18 wird dadurch sofort voll leitend, wie das in der unteren Reihe von F i g. 3 dargestellt ist, und führt so lange Strom, bis seine Anode negativer geworden ist als seine Kathode.In the case of the FIG. The state of the circuit shown in FIG. 3, in which the voltage U has exceeded the setpoint value, is the potential x 'of the node 54 at the point in time ti, at which the phase voltage X (cf. lower row of FIG. 3) begins to become positive more negative than the potential of line 36 so that the base of transistor 48 is more negative than the emitter of this npn transistor; so it is initially blocked, namely until the time 1 2, at which the potential x 'of the node 54 begins to be more positive than the potential of the line 36. At this moment, the base of the transistor 48 is more positive than its emitter, and he begins to conduct, so that a collector current flows which, via the windings 50, 52, causes a voltage surge at the control electrode of the controllable semiconductor rectifier 18 and makes it conductive. The controllable semiconductor rectifier 18 is thereby immediately fully conductive, like the one in the lower row of FIG. 3 and carries current until its anode has become more negative than its cathode.

Der Sperrschwingoszillator 40 schwingt nur bis zum Zeitpunkt 13, in dem das Potential x^r wieder negativer wird als das Potential der Leitung 36.The blocking oscillator 40 oscillates oscillation only up to the time 1 3, in which the potential of ^r x again becomes more negative than the potential of the line 36th

Der entsprechende Vorgang wiederholt sich beim Sperrschwingoszillator 42. sobald das Potential y' am Knotenpunkt 254 positiver wird als das Potential der Leitung 36, wodurch der Oszillator 42 eingeschaltet wird und seinerseits in dem in Fi g. 3 mit i4 bezeichneten Zeitpunkt den steuerbaren Halbleitergleichrichter 20 einschaltet. Der entsprechende Vorgang wiederholt sich dann beim steuerbaren Halbleitergleichrichter 19, der durch den Sperrschwingoszillator 41 eingeschaltet wird.The corresponding process is repeated in the blocking oscillator 42. as soon as the potential y ' at the node 254 becomes more positive than the potential of the line 36, as a result of which the oscillator 42 is switched on and in turn in the FIG. 3 with i4, the controllable semiconductor rectifier 20 turns on. The corresponding process is then repeated in the controllable semiconductor rectifier 19, which is switched on by the blocking oscillator 41 .

Bei hohen Drehzahlen kann es vorkommen, daß infolge der Induktivität der Ausgangswicklungen 12 bis 14 ein hoher Strom durch einen der steuerbaren Halbleitergleichrichter 18, 19, 20 dann noch nicht auf Null gesunken ist, wenn die Spannung an seiner Anode bereits negativ gegenüber der Spannung an der Kathode geworden ist. Dies ist in F i g. 3 in der unteren Reihe durch die mit 76 bezeichnete, gestrichelte Kurve dargestellt. Bei der vorliegenden Schaltung kann dieser Effekt nicht störend wirken, da spätestens in dem in Fig. 3 mit tS bezeichneten Zeitpunkt, in dem der steuerbare Halbleitergleichrichter 18 leitend gesteuert wird, dieser den Strom vom steuerbaren Halbleitergleichrichter 19 (gestrichelte Kurve 76) übernimmt, so daß der steuerbare Halbleitergleichrichter 19 löscht.At high speeds it can happen that, due to the inductance of the output windings 12 to 14, a high current through one of the controllable semiconductor rectifiers 18, 19, 20 has not yet dropped to zero when the voltage at its anode is already negative compared to the voltage at the Has become a cathode. This is in FIG. 3 represented in the lower row by the dashed curve labeled 76. In the present circuit this effect can not have a disturbing effect, because in the latest, this takes over the current of the controllable semiconductor rectifier 19 (dashed curve 76) in Fig. Time denoted t 3, in which the controllable semiconductor rectifier is controlled conductively 18 so that the controllable semiconductor rectifier 19 extinguishes.

Wird die Ausgangsspannung größer, so wird auch der Phasenwinkel immer größer, bei dem gezündet wird, so daß zum Schluß durch alle drei steuerbaren Halbleitergleichrichter nur mehr ein sehr kleiner Strom fließt, der auch bei hohen Drehzahlen mitIf the output voltage increases, the phase angle at which the ignition is triggered also increases so that at the end of all three controllable semiconductor rectifiers only a very small one Current flows, which also at high speeds

Sicherheit abgeschaltet werden kann, selbst wenn der nachfolgende steuerbare Halbleitergleichrichter diesen Strom nicht übernimmt. Hierdurch wird auf einfache Weise vermieden, daß ein steuerbarer Halbleitergleichrichter durchzündet und daß die Batterie überladen oder sogar zerstört wird.Safety can be switched off, even if the downstream controllable semiconductor rectifier this Electricity does not take over. This avoids in a simple manner that a controllable semiconductor rectifier ignites and that the battery is overcharged or even destroyed.

Unter b) ist in F i g. 4 der Zustand dargestellt, bei dem die Spannung U unter ihren Sollwert gesunken ist. In diesem Falle wird die Spannung u_R zu Null, und die steuerbaren Halbleitergleichrichter 18, 19, 20 werden voll leitend, da die drei Oszillatoren 40,41,42 dann dauernd schwingen.Under b) in FIG. 4 shows the state in which the voltage U has fallen below its setpoint. In this case, the voltage u _R becomes zero and the controllable semiconductor rectifiers 18, 19, 20 become fully conductive, since the three oscillators 40, 41, 42 then oscillate continuously.

Das Relais 29 dient dazu, beim Anfahren den steuerbaren Halbleitergleichrichter 18 durch die Diode 30 zu überbrücken, so daß zwischen Plusleitung 24 und Minusleitung 23 zunächst eine pulsierende Gleichspannung entsteht, die ein Schwingen der Oszillatoren 40 bis 42 und damit ein Einschalten der steuerbaren Halbleitergleichrichter 18 bis 20 ermöglicht. The relay 29 is used to bridge the controllable semiconductor rectifier 18 by the diode 30 when starting up, so that a pulsating DC voltage initially arises between the positive line 24 and the negative line 23 , which causes the oscillators 40 to 42 to oscillate and thus the controllable semiconductor rectifier 18 to 18 to be switched on 20 allows.

Sobald zwischen Plusleitung 24 und Minusleitung 23 eine Spannung liegt, die z. B. etwa lO°/o niedriger als der gewünschte Sollwert U ist, öffnet die Relaiswicklung 27 den Kontakt 28, so daß die Verbindung über die Diode 30 unterbrochen wird.As soon as there is a voltage between the plus line 24 and minus line 23 , the z. B. is about 10% lower than the desired setpoint U , the relay winding 27 opens the contact 28, so that the connection via the diode 30 is interrupted.

Falls es erwünscht ist, ohne Batterie 25 zu fahren, muß an ihrer Stelle ein größerer Kondensator von beispielsweise 4000 μΡ vorgesehen werden, damit Effektivwert der Spannung und arithmetischer Mittelwert der Spannung ungefähr gleich sind.If it is desired to drive without battery 25, a larger capacitor of for example 4000 μΡ are provided so that The root mean square value of the voltage and the arithmetic mean value of the voltage are approximately the same.

F i g. 5 zeigt die mit einem erfindungsgemäßen Regler erreichten Meßergebnisse: Die dargestellte Kurve gilt für alle Drehzahlen; wie man sieht, sind die Abweichungen der Ausgangsspannung vom gewünschten Sollwert, im vorliegenden Falle 14 V, sehr klein und liegen bei etwa 0,2 V.F i g. 5 shows the measurement results achieved with a controller according to the invention: The one shown Curve applies to all speeds; as you can see, the deviations of the output voltage from the desired one Setpoint, in the present case 14 V, is very small and is around 0.2 V.

F i g. 6 zeigt am Beispiel der Phase Y die Abhängigkeit der Sägezahnspannung y von der Frequenz. Links ist eine niedere Frequenz dargestellt, rechts die doppelte Frequenz, die bei einem Permanentmagnetgenerator jedenfalls im Leerlauf auch der doppelten Ausgangsspannung entspricht. In beiden Fällen wird der Kondensator 262 auf etwa die gleiche höchste Spannung u_max aufgeladen, da bei der höheren Frequenz infolge der nur halb so langen Ladezeit etwa die gleiche Endspannung erreicht wird. Durch die Ausnutzung dieses Effekts wird es möglich, mit einer so einfachen Schaltung auch bei einem mit stark wechselnden Drehzahlen angetriebenen Generator, wie z.B. einer Drehstromlichtmaschine in einem Fahrzeug, eine Phasenanschnittsteuerung aufzubauen. Dabei spielt, wie ersichtlich, die Drehnchtung auch bei einem Mehrphasengenerator keine Rolle, da die Gleichrichtung durch den Drehstrom-Brückengleichrichter 15 bis 20 unabhängig von der Drehrichtung ist und auch die Kurvenformen der Sägezahnspannungen x, y, ζ von der Drehrichtung völlig unabhängig sind. Ein Generator nach der Erfindung kann also sowohl für Links- wie auch für Rechtslauf verwendet werden.F i g. Using the example of phase Y, FIG. 6 shows the dependence of the sawtooth voltage y on the frequency. A lower frequency is shown on the left, double the frequency on the right, which in the case of a permanent magnet generator also corresponds to double the output voltage, at least when idling. In both cases, the capacitor 262 is charged to approximately the same maximum voltage u _max , since approximately the same final voltage is reached at the higher frequency as a result of the charging time which is only half as long. By utilizing this effect, it is possible, with such a simple circuit, to set up a phase control even in a generator that is driven at strongly changing speeds, such as a three-phase alternator in a vehicle. As can be seen, the direction of rotation does not play a role, even with a multi-phase generator, since the rectification by the three-phase bridge rectifier 15 to 20 is independent of the direction of rotation and the waveforms of the sawtooth voltages x, y, ζ are completely independent of the direction of rotation. A generator according to the invention can therefore be used for both left and right rotation.

Das gleiche gilt, wenn in Fig. 1 statt der RC- The same applies if in Fig. 1 instead of the RC-

Schaltung 62, 63 die in F i g. 7 dargestellte Schaltungsanordnung verwendet wird. Hier ist eine Induktivität 78 an die Phase X angeschlossen und in Serie mit einem Widerstand 79 geschaltet, der an die Leitung 36 angeschlossen wird. Der Verbindungspunkt von Induktivität 78 und Widerstand 79 ist durch den Widerstand 59 mit dem Knotenpunkt 54 verbunden.Circuit 62, 63 shown in FIG. 7 is used. Here an inductance 78 is connected to phase X and connected in series with a resistor 79 which is connected to line 36 . The connection point of inductance 78 and resistor 79 is connected to node 54 through resistor 59.

Bei den beiden anderen Phasen ist in gleicher Weise verfahren.The same procedure is used for the other two phases.

Da der Strom durch die Induktivität 78 einen säge-Since the current through inductance 78 has a saw

zahnartigen Verlauf hat, ist auch die Spannung u_R am Widerstand 79 sägezahnförmig und kann an Stelle der Spannung χ am Kondensator 62 verwendet werden.has a tooth-like profile, the voltage u _R at the resistor 79 is also sawtooth-shaped and can be used in place of the voltage χ at the capacitor 62.

Da die Sperrschwingoszillatoren 40,41,42 nur eine relativ geringe Leistung zu übertragen haben, genügen für die Übertrager 53,153, 253 sehr kleine Wicklungen, die ohne weiteres neben den elektronischen Bauelementen im Innern eines Generatorgehäuses Platz haben, auch wenn die Schaltungsanordnung nur in konventioneller Form mit gedruckten Schaltkreisen aufgebaut wird. Eine weitere Verkleinerung ergibt sich durch die Anwendung von integrierten Schaltungsanordnungen, wobei man gegebenenfalls an Stelle von Sperrschwingoszillatoren auch astabile Multivibratoren verwenden kann, die eine für die Zündung der steuerbaren Halbleitergleichrichter ausreichende Spannung liefern. Im letzteren Falle ergibt sich durch den Wegfall der Übertrager eine weitere Verkleinerung, da diese durch einen Kondensator ersetzt werden.Since the blocking oscillators 40,41,42 only have to transmit a relatively low power , very small windings are sufficient for the transformers 53,153, 253 , which easily have space next to the electronic components inside a generator housing, even if the circuit arrangement is only in conventional form is built with printed circuits. A further reduction in size results from the use of integrated circuit arrangements, it being possible to use astable multivibrators instead of blocking oscillators, which supply a voltage sufficient to ignite the controllable semiconductor rectifier. In the latter case, the elimination of the transformer results in a further reduction in size, since these are replaced by a capacitor.

Die Dioden 58, 158 und 258 dienen dazu, die dreiDiodes 58, 158 and 258 serve to set the three

Oszillatoren 40, 41, 42 gegeneinander zu entkoppeln, damit nicht irgendwelche Rückwirkungen von einem Oszillator auf den anderen erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, mit einem einzigen Gleichstromverstärker 43 auszukommen, während sonst für jeden der drei Oszillatoren ein eigener Gleichstromverstärker erforderlich wäre, was einen erhöhten Aufwand mit sich brächte.To decouple oscillators 40, 41, 42 from one another, so that there are no repercussions from one Oscillator can be done on the other. In this way it is possible to use a single DC amplifier 43 get by, while otherwise a separate DC amplifier for each of the three oscillators would be required, which would involve increased effort.

Besonders wesentlich erscheint an der Erfindung, daß hier in sehr einfacher Weise das Problem gelöst ist, eine mit einfachen Mitteln arbeitende Phasenanschnittsteuerung für stark schwankende Frequenzen aufzubauen, die, wie die Ergebnisse zeigen, eine höchst befriedigende Regelung der Ausgangsspannung eines Permanentmagnetgenerators ermöglicht, und zwar auch eines Generators, dessen Ausgangswicklungen eine starke Induktivität aufweisen.It appears particularly essential to the invention that the problem is solved here in a very simple manner is a phase control that works with simple means for strongly fluctuating frequencies as the results show, a highly satisfactory regulation of the output voltage a permanent magnet generator allows, including a generator whose output windings have a strong inductance.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Control device for regulating the output voltage of a multi-phase alternating current generator that is excited by permanent magnets, preferably barium oxide magnets, which can be driven at changing speeds, in particular a three-phase alternator for vehicles with permanent magnets, with at least one controllable semiconductor rectifier per phase for rectifying the output voltage of the generator and for feeding one Direct current network and preferably a battery, with an oscillator that generates control pulses for the controllable semiconductor rectifier as a function of the voltage on the direct current network, and with switching means that switch the oscillator on and off in phase relation to the beginning of the period of the alternating voltage generated by the generator, characterized in that each controllable semiconductor rectifier is assigned an oscillator (40, 41, 42) with a comparator (48, 148, 248) and that this comparator has a reference voltage - Zener diode e (33) - and on the other hand, a total voltage (u _ss ) is supplied, the latter consisting of a voltage (u _R ) and a voltage (u R) that is approximately proportional to the positive deviation of the voltage (/) on the direct current network (23, 24) from the desired setpoint of the relevant oscillator (40, 41, 42) and the semiconductor rectifier (18, 19, 20) associated with it phase (X, Z, Y) derived voltage (x, z, y) is formed so that the The oscillator is only switched on when there is a certain difference between the instantaneous value of the sum voltage (u _ss ) and the reference voltage.

2. Control device according to claim 1, characterized in that a substantially sawtooth-shaped voltage (x, z, y) with slowly rising leading edge and rapidly falling trailing edge is derived from the alternating voltage, the leading edge for controlling the comparator (48, 148, 248 ) and thus the oscillator is used.

3. Control device according to claim 2, characterized in that for generating the sawtooth-shaped Voltage an ÄC circuit (62, 63,162,163, 262, 263) is provided.

4. Control device according to claim 3, characterized in that the ÄC circuit has a Charging resistor (63, 163, 263) and one with a discharge circuit (56, 59, 156, 159, 256, 259) provided capacitor (62, 162, 262).

5. Control device according to claim 4, characterized in that the i? C circuit on the one hand to the assigned phase (X, Z, Y), on the other hand via two rectifiers, preferably the rectifiers of a polyphase bridge rectifier (15 to 20), its component the controllable semiconductor rectifier (18 to 20) can be connected to the other phases of the generator (10).

6. Control device according to claim 2, characterized in that for generating the sawtooth-shaped Voltage a series circuit of an inductance that can be connected to the alternating voltage (78) and a resistor (79) is provided (Fig. 7).

7. Control device according to claim 6, characterized in that the series circuit of inductance (78) and resistor (79) on the one hand to the associated phase (X) of the generator (10), on the other hand via two rectifiers (16, 17), preferably the rectifier Multi-phase bridge rectifier (15 to 20), the part of which is the controllable semiconductor rectifier (18 to 20), can be connected to the other phases (Z, Y) of the generator (10) (FIG. 7).

8. Control device according to one of claims 3 to 7, characterized in that the charging time constant of the charging resistor (63) and capacitor (62) or of inductance (78) and resistor (79) in the order of magnitude of the period (T) of the highest im Generator frequency occurring during operation.

9. Control device according to claim 8, characterized in that the discharge time constant of the RC circuit (62, 56, 59) is about 10 to 50% of the charging time constant.

10. Control device according to one of claims 1 to 9, characterized in that for generating the positive deviation (excess) of the voltage (U) on the direct current network (23, 24) from the nominal value approximately proportional voltage for all comparators (48, 148 , 248) common direct current amplifier (43) and a reference voltage generator (33) assigned to it are provided.

11. Control device according to one of claims 1 to 10, characterized in that for a common reference voltage generator (33) is provided for all comparators (48, 148, 248).

12. Control device according to claim 10 or 11, characterized in that for the direct current amplifier (43) and the comparators (48, 148, 248) a common reference voltage generator (33) is provided.

13. Control device according to claim 12, characterized in that a line (36) with a first. Potential is provided between the potentials of the two poles (negative line 23, positive line 24) of the direct current network and differs from one of these two potentials differs by the constant voltage of the reference voltage generator (33), and that the comparator (48, 148, 248) between this line (36) with the first potential and that opposite a positive line (24) of the direct current network having a constant voltage difference, the DC amplifier (43), however, between this line (36) and the negative line (23) of the DC network is connected.

14. Control device according to claim 13, characterized in that the comparator (48, 148, 248) on the one hand and the direct current amplifier (43) on the other hand complementary to one another Have transistors.

15. Control device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the oscillators as blocking oscillators (40,

• 41, 42) are formed, at the outputs of which the control paths of the controllable ones assigned to them Semiconductor rectifiers (18, 19, 20) are connected.

16. Control device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the oscillators are designed as stable multivibrators, at whose outputs the control paths the controllable semiconductor rectifier (18, 19, 20) assigned to them are.

17. Control device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the respective comparator is a transistor (48, 148, 248) , one control electrode of which is connected to one pole (node 34) of the reference voltage source (33) and the other Control electrode is connected to one output of a source (56, 156, 256 _{) emitting the sum voltage (w ss} ), while the other output of this source is also connected to the node (34).

18. Control device according to claim 17, characterized in that the respective provided as a comparator transistor (48, 148, 248) at the same time part of each of the for

i) control of one of the controllable semiconductor rectifiers (18, 19, 20) serving oscillator.

19. Control device according to claim 17, characterized in that an input transistor (44) for generating the positive deviation (excess) of the voltage (£ 7) on the direct current network (23, 24) from the desired setpoint approximately proportional voltage (α%) with one of its control electrodes is also connected to the node (34), while its other control electrode is connected to a potential proportional to the output voltage (U) of the generator (10).

20. Control device according to one of claims 3 to 19, characterized in that the respective capacitor (62, 162, 262) belonging to the .RC element is also connected with a connection to the node (34).

21. Control device according to claim 19, characterized in that the input transistor (44) a phase reversal stage - tran-

^ sistor (45) - is connected to the output of the comparators (48, 148, 248) assigned to the individual controllable semiconductor rectifiers (18, 19, 20), preferably via rectifiers (58, 158, 258) .

22. Control device according to one of claims 1 to 21, characterized in that parallel to at least one controllable semiconductor rectifier (18) is the series connection of a rectifier (30) with the same polarity as this and the break contact (28) of a relay (29) which is applied the direct current network (23, 24) is connected and which opens this break contact above a certain level of voltage (£ 7) on the direct current network.