DE19925326A1

DE19925326A1 - Circuit for a.c. current converter has two-pole stage in series with load that maintains large voltage for small secondary side current and small voltage for large secondary side current

Info

Publication number: DE19925326A1
Application number: DE19925326A
Authority: DE
Inventors: Lutz Bergmann; Eberhard Rimann
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-07-20
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: DE19925326B4

Abstract

The circuit has a primary winding (11), a secondary winding (12) and a load (3) for the secondary side. A two-pole stage (2) is connected in series with the load with a voltage and current characteristic that maintains a large voltage for a small secondary side current and a small voltage for a large current.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für einen Wechselstromwandler ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann in der Stromrichtertech nik, beispielsweise zur Erfassung von in Thyristorbrückenschaltungen fließenden Strömen, verwendet werden.The invention relates to a circuit for an AC converter ge according to the preamble of claim 1. The invention can be used in converter technology nik, for example for the detection of flowing in thyristor bridge circuits Streaming can be used.

Wechselstromwandler sind Transformatoren mit einer Primärwicklung und einer Se kundärwicklung. Die Primärwicklung ist in den Stromkreis eingefügt, dessen Strom gemessen werden soll. In vielen Fällen ist dieser Strom so hoch, daß die Primärwick lung nur aus einer einzigen Windung dicken Drahtes besteht. Ringkerntransformato ren erlauben als Primärwicklung eine gerade Kupferschiene. Die Sekundärwicklung speist eine Meßeinrichtung, zum Beispiel ein Amperemeter oder eine elektronische Auswerteschaltung. Dabei erfüllt der Wechselstromwandler zwei Aufgaben. Zum er sten dient er der Potentialtrennung zwischen dem Stromkreis mit dem zu messenden Strom einerseits und der Meßeinrichtung andererseits. Zum zweiten dient er der An passung des Meßbereiches eines Amperemeters oder einer Auswerteschaltung an den Strom im Meßstromkreis.AC transformers are transformers with a primary winding and a Se secondary development. The primary winding is inserted into the circuit whose current should be measured. In many cases this current is so high that the primary winding only consists of a single turn of thick wire. Toroidal transformato Ren allow a straight copper bar as the primary winding. The secondary winding feeds a measuring device, for example an ammeter or an electronic one Evaluation circuit. The AC converter performs two tasks. For him Most it serves to isolate the electrical circuit from the one to be measured Current on the one hand and the measuring device on the other. Second, he serves the An Adjustment of the measuring range of an ammeter or an evaluation circuit the current in the measuring circuit.

Die letztgenannte Aufgabe bestimmt die Größe des Wechselstromwandlers und die Anzahl der Sekundärwindungen. Ein Wechselstromwandler mit dem Übersetzungs verhältnis 1000 A : 1 A ist größer als einer für 100 A : 100 mA, obwohl in beiden Fällen die Primärwindungszahl 1 ist und die Sekundärwindungszahl 1000.The latter task determines the size of the AC converter and the Number of secondary turns. An AC converter with the gear ratio ratio 1000 A: 1 A is greater than one for 100 A: 100 mA, although in both cases the primary number of turns is 1 and the secondary number of turns 1000.

Solche Wechselstromwandler können, wie Wechselspannungstransformatoren auch, nur Wechselstrom oder Wechselspannung übertragen. Enthält der Primärstrom ne ben dem Wechselstromanteil einen überlagerten Gleichstromanteil, so wird dieser nicht mit zur Sekundärseite übertragen, sondern nur der Wechselstromanteil. Außer dem kann das Übertragungsverhalten durch magnetische Sättigung des Eisenkerns stark beeinträchtigt werden.Such AC converters, like AC transformers, can only transmit alternating current or alternating voltage. Does the primary current contain ne If the AC component has a superimposed DC component, this becomes not transferred to the secondary side, only the AC component. Except this can be the transmission behavior by magnetic saturation of the iron core be severely impaired.

Besteht der Primärstrom aus einem unipolaren Pulsstrom (unipolare Stromimpulse), so kann mit Hilfe von elektronischen Mitteln im Sekundärstromkreis sichergestellt werden, daß auch die Information über die Höhe des Gleichstromanteiles des Pri märstromes zur Sekundärseite übertragen wird. Das geschieht dadurch, daß die Stromimpulse nach dem Transformatorprinzip zur Sekundärseite übertragen werden, wobei der unerwünschte, dabei entstehende Magnetisierungsstrom in den Strom pausen wieder abgebaut wird. Das einfachste elektronische Mittel für diesen Zweck ist eine Diode im Sekundärstromkreis.If the primary current consists of a unipolar pulse current (unipolar current pulses), so can be ensured with the help of electronic means in the secondary circuit be that the information about the level of the DC component of the Pri märstromes is transferred to the secondary side. This happens because the Current pulses are transmitted to the secondary side according to the transformer principle, where the unwanted, resulting magnetizing current in the current breaks are dismantled again. The simplest electronic means for this purpose is a diode in the secondary circuit.

Fig. 8 zeigt in ihrem linken Abschnitt diese bekannte Schaltung für einen Wechsel stromwandler, im rechten Abschnitt sind die interessierenden Stromverläufe darge stellt. Im linken Abschnitt sind der in der Primärwicklung fließende Primärstrom I₁ und der im Sekundärstromkreis mit Sekundärwicklung, Diode D und Bürdenwiderstand R_B fließende Sekundärstrom I₂ dargestellt. Fig. 8 shows in its left section this known circuit for an alternating current transformer, in the right section the current profiles of interest are shown. The left section shows the primary current I ₁ flowing in the primary winding and the secondary current I ₂ flowing in the secondary circuit with a secondary winding, diode D and burden resistor R _B.

Wie die im rechten Abschnitt der Fig. 8 dargestellten Stromverläufe zeigen, hat der Sekundärstrom I₂ fast die gleiche Form wie der Primärstrom I₁. Der Sekundärstrom I₂ erzeugt am niederohmigen Bürdenwiderstand R_B einen proportionalen Spannungs abfall, der einer nicht dargestellten Signalverarbeitungselektronik zugeführt werden kann. Die relativ geringe Abweichung der sekundären Stromform von der primären, erkennbar an der Abschrägung der Impulsform, kommt durch den Magnetisierungs strom Iµ zustande. Der durch die Abweichung bedingte Übertragungsfehler kann nur dann klein bleiben, wenn der Magnetisierungsstrom Iµ in den Pausen des Primär stromes I₁ abgebaut werden kann. Dafür ist es notwendig, daß die Sekundärspan nung in der Pausenzeit ausreichend negativ werden kann. Genau dies wird durch die Diode D ermöglicht. Ohne die Diode D würde der Magnetisierungsstrom Iµ in den Strompausen nicht genügend abklingen und könnte bei jedem Primärstromimpuls nicht wieder beim Nullpunkt beginnen. Er würde vielmehr von Puls zu Puls auf höhe re Werte ansteigen und schließlich das Übertragungsergebnis in immer stärkerem Ausmaß verfälschen sowie zur Sättigung des Eisenkernes führen.As the current profiles shown in the right section of FIG. 8 show, the secondary current I _{2 has} almost the same shape as the primary current I ₁ . The secondary current I ₂ generates a proportional voltage drop across the low-resistance load resistor R _B , which can be fed to signal processing electronics (not shown). The relatively small deviation of the secondary current form from the primary, recognizable by the bevel of the pulse form, is due to the magnetizing current Iµ. The transmission error caused by the deviation can only remain small if the magnetizing current Iµ can be reduced in the breaks of the primary current I ₁ . For this it is necessary that the secondary voltage can become sufficiently negative during the break. Exactly this is made possible by the diode D. Without the diode D, the magnetizing current Iµ would not decay sufficiently during the current pauses and could not start again at the zero point with every primary current pulse. It would rather increase from pulse to pulse to higher values and ultimately falsify the transmission result to an ever greater extent and lead to saturation of the iron core.

Dieses in Fig. 8 gezeigte Funktionsprinzip ist in vielen Elektronikschaltungen zu fin den, insbesondere auch in Schaltnetzteilen. Das bekannte Funktionsprinzip ist je doch nur dann anwendbar, wenn die Polarität des Primärstrom I₁ (unipolarer Puls strom) bekannt ist, weil die Diode D dementsprechend gepolt in den Sekundärstrom kreis eingefügt werden muß.This functional principle shown in FIG. 8 can be found in many electronic circuits, in particular also in switching power supplies. The known principle of operation can only be used if the polarity of the primary current I ₁ (unipolar pulse current) is known, because the diode D must be inserted with the correct polarity in the secondary current circuit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für einen Wechselstrom wandler der eingangs genannten Art anzugeben, durch die die Abbildungsgenauig keit insbesondere bei primärem unipolarem Pulsstrom mit beliebiger Polarität gestei gert ist.The invention has for its object a circuit for an alternating current to specify transducers of the type mentioned by which the images are accurate speed especially with primary unipolar pulse current with any polarity device.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungs gemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is fiction, in connection with the features of the preamble solved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Po larität des Primärstromes (unipolarer Pulsstrom) nicht bekannt sein muß und ein be liebiger, stufenloser Übergang von unipolarem positivem Pulsstrom über reinen Pulswechselstrom zu unipolarem negativem Pulsstrom zugelassen wird.The advantages that can be achieved with the invention are in particular that the bottom larity of the primary current (unipolar pulse current) need not be known and a be lovely, smooth transition from unipolar positive pulse current to pure Alternating pulse current to unipolar negative pulse current is allowed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn zeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims draws.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiele erläutert. Es zeigen: The invention is described below with reference to the embodiment shown in the drawing Examples explained. Show it:

Fig. 1 einen Wechselstromwandler mit Zweipolschaltung im Sekundärstromkreis, Fig. 1 is an alternating current converter with two-pole circuit in the secondary circuit,

Fig. 2 das interessierende Spannungs/Strom-Diagramm der Zweipolschaltung, Fig. 2 shows the interest voltage / current diagram of the two-pole circuit,

Fig. 3 ein spezielles Ausführungsbeispiel für die Zweipolschaltung, Fig. 3 shows a specific embodiment for the two-pole circuit,

Fig. 4a, b eine Zweipolschaltung mit Fremdsteuerung, Fig. 4a, b, a two-pole circuit with external control,

Fig. 5 eine Schaltung mit detailliert dargestellter Bürde, Fig. 5 is a circuit detail shown burden,

Fig. 6 eine Schaltung, bei der die Bauelemente der Zweipolschaltung und der Bürde miteinander verquickt sind, Fig. 6 is a circuit in which the components of the two-pole circuit and the load are intertwined,

Fig. 7 eine Alternative zur Schaltung gemäß Fig. 5, Fig. 7 shows an alternative to the circuit according to Fig. 5,

Fig. 8 einen Wechselstromwandler nach dem bekannten Stand der Technik. Fig. 8 shows an AC converter according to the known prior art.

In Fig. 1 ist ein Wechselstromwandler mit Zweipolschaltung im Sekundärstromkreis dargestellt. Der Wechselstromwandler 1 hat in bekannter Weise eine Primärwicklung (Hochstrom) 11, die oft nur aus einer Windung besteht, und eine Sekundärwicklung 12 (Niederstrom) aus vielen Windungen. Die Sekundärwicklung 12 speist eine Bürde 3, die im einfachsten Fall ein Bürdenwiderstand R_B sein kann. Allerdings ist die Se kundärwicklung 12 nur einseitig direkt mit der Bürde 3 verbunden. Auf der anderen Seite ist die Zweipolschaltung 2 mit ihren Anschlüssen A und B eingefügt. Da diese Zweipolschaltung 2 bezüglich Spannung und Strom ein symmetrisches Verhalten hat, spielt es keine Rolle, in welcher Richtung ihre Anschlüsse A und B liegen und auf welcher Seite der Sekundärwicklung 12 sie eingefügt ist.In Fig. 1 an AC converter with two-pole circuit is shown in the secondary circuit. The AC converter 1 has in a known manner a primary winding (high current) 11 , which often consists of only one turn, and a secondary winding 12 (low current), consisting of many turns. The secondary winding 12 feeds a burden 3 , which in the simplest case can be a burden resistor R _B. However, the secondary winding 12 is only connected on one side directly to the burden 3 . On the other hand, the two-pole circuit 2 is inserted with its connections A and B. Since this two-pole circuit 2 has a symmetrical behavior with regard to voltage and current, it does not matter in which direction its connections A and B lie and on which side of the secondary winding 12 it is inserted.

Die in den Sekundärstromkreis des Wechselstromwandlers 1 eingefügte Zweipol schaltung 2 weist folgende kennzeichnende Eigenschaften auf:
The two-pole circuit 2 inserted into the secondary circuit of the AC converter 1 has the following characteristic properties:

a) No current flows through the two-pole circuit 2 if the connection voltage U AB applied from the outside to the connections A and B remains smaller than a threshold voltage U 1 .
b) The terminal voltage U AB increases above the threshold voltage U 1 betragsmä SSIG to when a secondary current I 2 flowing through the two-pole circuit 2: | U AB | ≧ U 1 at | I 2 | ≧ 0.
c), which is equivalent to when the secondary current I 2 exceeds in magnitude a threshold value I 2G, that the terminal voltage U AB a threshold voltage U 2 with U reaches 2 <U 1, then the terminal voltage U AB breaks down to a very small value.
d) If the secondary current I 2 again falls below the limit value I 2G , the connection voltage U AB only rises again to values above the threshold voltage U 1 at a lower current amount. That is, the circuit has a switching hysteresis. This switching hysteresis is advantageous, but not absolutely necessary.

In Fig. 2 ist zur Dokumentation der unter a) bis d) erläuterten besonderen Schal tungseigenschaften der Zweipolschaltung 2 das interessierende Spannungs/Strom- Diagramm dieser Zweipolschaltung dargestellt. Auf der Abszisse sind die Anschluß spannung U_AB und die Schwellspannungen U₁, U₂ sowie auf der Ordinate der Sekun därstrom I₂ und der Grenzwert I_2G in Übereinstimmung mit den vorstehenden Erläute rungen gezeigt. Die Pfeile geben jeweils an, welche Äste des gezeigten Kurvenver laufs jeweils in Abhängigkeit eines betragsmäßig ansteigenden oder abfallenden Se kundärstromes I₂ durchlaufen werden.In Fig. 2, the voltage / current diagram of this two-pole circuit of interest is shown for documentation of the special circuit properties of the two-pole circuit 2 explained under a) to d). On the abscissa, the connection voltage U _AB and the threshold voltages U ₁ , U ₂ and on the ordinate of the secondary current I ₂ and the limit value I _{2G are shown} in accordance with the above explanations. The arrows each indicate which branches of the curve curve shown are traversed as a function of an increase or decrease in the secondary current I ₂ .

In Fig. 3 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel für die Zweipolschaltung 2 dargestellt. Zwischen den beiden Anschlüssen A und B sind vier parallele Strompfade angeord net, und zwar ein erster Strompfad mit einem Thyristor 21, ein zweiter Strompfad mit der Serienschaltung eines zentralen Diacs 23 und zwei äußeren Widerständen 24, 25, ein dritter Strompfad mit einem weiteren Thyristor 22 und ein vierter Strompfad mit einem zentralen Widerstand 26 und zwei äußeren, antiseriell geschalteten Zenerdiode bzw. Z-Dioden 27, 28. Die Thyristoren 21 bzw. 22 sind antiparallel ge schaltet und ihre Steueranschlüsse liegen am Verbindungspunkt von Widerstand 24/Diac 23 bzw. Widerstand 25/Diac 23.In Fig. 3 a specific embodiment is shown for the two-pole circuit. 2 Four parallel current paths are arranged between the two connections A and B, namely a first current path with a thyristor 21 , a second current path with the series connection of a central diac 23 and two external resistors 24 , 25 , and a third current path with a further thyristor 22 and a fourth current path with a central resistor 26 and two outer, serially connected zener diodes or zener diodes 27 , 28 . The thyristors 21 and 22 are switched antiparallel ge and their control connections are at the connection point of resistor 24 / diac 23 or resistor 25 / diac 23rd

Die Funktionsweise dieser speziellen Zweipolschaltung 2 gemäß Fig. 3 ist wie folgt:
Wenn die Anschlußspannung U_AB positiv ist, dann bestimmt die Zenerdiode bzw. Z- Diode 28 die Schwellspannung U₁. Wenn die Anschlußspannung U_AB negativ ist, dann bestimmt die Zenerdiode bzw. Z-Diode 27 die Schwellspannung -U₁. Beide Zenerdiode bzw. Z-Dioden 27, 28 sind im Interesse der Symmetrie vom gleichen Typ. Wenn im Sekundärstromkreis nur der kleine Magnetisierungsstrom Iµ fließt, der in den Pausen zwischen den primärseitigen Stromimpulsen abgebaut werden soll, dann sorgt die hohe Gegenspannung der Zenerdiode bzw. Z-Diode 28 oder 27 dafür, daß der Magnetisierungsstrom Iµ schnell kleiner wird (|di/dt| = |U₁/L₂|, mit L₂ = In duktivität der Sekundärwicklung 12). Während der primären Stromimpulse ist der Sekundärstrom 12 höher. Die Anschlußspannung U_AB steigt infolge des Spannungs abfalls am Widerstand 26. Erreicht die Anschlußspannung U_AB die Schaltschwelle des Diacs 23, so zündet dieser je nach der Polarität der Anschlußspannung U_AB den Thyristor 22 oder 21. Die Anschlußspannung U_AB bricht dann auf einen kleinen Wert von 1 V bis 2 V zusammen. Die Schaltschwelle des Diacs 23 entspricht somit der Schwellspannung U₂ bzw. -U₂ im Spannungs/Strom-Diagramm gemäß Fig. 2.The functioning of this special two-pole circuit 2 according to FIG. 3 is as follows:
If the connection voltage U _{AB is} positive, then the Zener diode or Z diode 28 determines the threshold voltage U ₁ . If the connection voltage U _{AB is} negative, then the zener diode or z diode 27 determines the threshold voltage -U ₁ . Both Zener diodes and Z diodes 27 , 28 are of the same type in the interest of symmetry. If only the small magnetizing current Iµ flows in the secondary circuit, which is to be reduced in the pauses between the primary-side current pulses, then the high counter voltage of the Zener diode or Zener diode 28 or 27 ensures that the magnetizing current Iµ quickly decreases (| di / dt | = | U ₁ / L ₂ |, with L ₂ = inductance of the secondary winding 12 ). The secondary current 12 is higher during the primary current pulses. The connection voltage U _AB increases as a result of the voltage drop across the resistor 26 . When the connection voltage U _{AB reaches} the switching threshold of the diac 23 , it ignites the thyristor 22 or 21 depending on the polarity of the connection voltage U _AB . The connection voltage U _AB then breaks down to a small value of 1 V to 2 V. The switching threshold of the diac 23 thus corresponds to the threshold voltage U ₂ or -U ₂ in the voltage / current diagram according to FIG. 2.

Die kleinen Magnetisierungsströme Iµ (Iµ < I_2G) fließen somit immer nur durch den Strompfad mit dem Widerstand 26 und mit den beiden Zenerdiode bzw. Z-Dioden 27 und 28. Die größeren Sekundärströme I₂ fließen dagegen immer durch einen der beiden Thyristoren 21 oder 22. Deren Anoden-Kathoden-Spannung ist nur 1 V bis 2 V hoch, wenn sie Strom führen. Damit beeinträchtigt die Zweipolschaltung 2 die Stromübertragung des Wechselstromwandlers dank ihrer niedrigen Anschlußspan nung U_AB während der Stromimpulse des Primärstromes I₁ nur in vernächlässigbarem Umfang. In den Pausen des Primärstromes I₁ sorgt die Zweipolschaltung 2 dagegen vorteilhaft durch hohe Werte der Anschlußspannung U_AB für einen schnellen Abbau des Magnetisierungsstromes Iµ (Iµ < I_2G), der sich in unerwünschter Weise während einer aktiven Phase des Stromwandlers aufgebaut hat.The small magnetizing currents Iµ (Iµ <I _2G ) therefore only ever flow through the current path with the resistor 26 and with the two Zener diodes or Z diodes 27 and 28 . In contrast, the larger secondary currents I ₂ always flow through one of the two thyristors 21 or 22 . Their anode-cathode voltage is only 1 V to 2 V high when they carry current. Thus, the two-pole circuit 2 affects the current transmission of the AC converter thanks to its low supply voltage U _AB during the current pulses of the primary current I ₁ only to a negligible extent. In the pauses of the primary current I ₁ , on the other hand, the two-pole circuit 2 advantageously ensures that the magnetization current Iµ (Iµ <I _2G ), which has built up in an undesirable manner during an active phase of the current transformer, is rapidly reduced by high values of the connection voltage U _AB .

Statt der in Fig. 3 gezeigten selbsttätigen Umschaltung ist auch eine gesteuerte Um schaltung von einer hohen Spannung U_AB bei kleinen Strömen auf eine kleine Span nung von weniger als 2 V bei großen Sekundärströmen möglich. Die Zündbefehle für zwei antiparallele Thyristoren entsprechend Fig. 3 (oder für einen Triac) werden dann nicht selbsttätig von einer strom- und spannungsabhängigen Steuerschaltung erzeugt, sondern sie werden von außen zugeführt, zum Beispiel mit Zündim pulsübertragern oder Optokopplern.Instead of the automatic switchover shown in FIG. 3, a controlled switchover from a high voltage U _AB in the case of small currents to a small voltage of less than 2 V in the case of large secondary currents is also possible. The firing commands for two antiparallel thyristors according to FIG. 3 (or for a triac) are then not automatically generated by a current and voltage-dependent control circuit, but are supplied from the outside, for example with ignition pulse transmitters or optocouplers.

Fig. 4a zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel mit zwei antiparallelen Thyristoren 21 und 22 wie in Fig. 3 und einer diese Thyristoren mit elektronischen Steuerbefehlen versorgenden Steuerschaltung 29. Da es nur auf die Schaltfunktion ankommt und anstelle der Thyristoren 21, 22 auch ein Triac oder zwei Transistoren einsetzbar sind, ist der Fig. 4a eine allgemeinere Fig. 4b zugeordnet, in der ein elektronischer Schalter ES allgemein die Schaltfunktion der Zweipolschaltung symbolisiert. Der elektronischen Schalter ES oder die Thyristoren (oder Transistoren oder Triac) wer den nur bei hohen Sekundärströmen eingeschaltet. Die Spannung U_AB bleibt damit klein. Bei kleinen Sekundärströmen wird kein Einschaltbefehl erteilt. Kleine Sekun därströme müssen daher über die antiseriellen Zenerdiode bzw. Z-Dioden 27 und 28 fließen. Dies betrifft den unerwünschten Magnetisierungsstrom Iµ. Die hohe Gegen spannung der Zenerdiode bzw. Z-Dioden 27 oder 28 läßt den Magnetisierungsstrom Iµ in den Ruhepausen (I₁ = 0) des Wechselstromwandlers schnell abklingen. FIG. 4a this shows an embodiment with two anti-parallel thyristors 21 and 22 as shown in Fig. 3 and these thyristors with electronic control commands supplied control circuit 29. Since only the switching function is important and a triac or two transistors can be used instead of the thyristors 21 , 22 , FIG. 4a is assigned a more general FIG. 4b, in which an electronic switch ES generally symbolizes the switching function of the two-pole circuit. The electronic switch ES or the thyristors (or transistors or triac) who turned on only at high secondary currents. The voltage U _AB thus remains small. No switch-on command is issued for small secondary currents. Small secondary currents must therefore flow via the antiserial zener diode or zener diodes 27 and 28 . This affects the unwanted magnetizing current Iµ. The high counter voltage of the Zener diode or Z diodes 27 or 28 allows the magnetizing current Iµ to quickly subside in the breaks (I ₁ = 0) of the AC converter.

Dabei kann die Steuerschaltung, die die Stromimpulse im primären Stromkreis des Wechselstromwandlers 1 steuert, auch die Steuerbefehle für die Zweipolschaltung 2 liefern. Die Steuerschaltung 29 kann demgemäß ein Teil einer ohnehin vorhandenen Steuer- und Regeleinrichtung sein. Der Aufwand für die Übertragung der Steuerbe fehle zum elektronischen Schalter ES ist allerdings höher als für die selbsttätige Steuerbefehlserzeugung mit einem Diac gemäß Fig. 3. Sowohl bei der fremdgesteu erten als auch bei der selbstgesteuerten Umschaltung geht es um den gleichen Er findungsgedanken: hohe Spannungswerte U_AB bei kleinen Sekundärströmen (schneller Abbau des unerwünschten Magnetisierungsstromes Iµ), kleine Span nungswerte bei hohen Sekundärströmen.The control circuit which controls the current pulses in the primary circuit of the AC converter 1 can also supply the control commands for the two-pole circuit 2 . The control circuit 29 can accordingly be part of an already existing control and regulating device. The effort for the transmission of the Steuerbe commands to the electronic switch ES is, however, higher than for the automatic generation of control commands with a diac according to FIG. 3. Both the externally controlled and the self-controlled switchover involve the same idea of the invention: high voltage values U. _AB with small secondary currents (rapid reduction of the unwanted magnetizing current Iµ), small voltage values with high secondary currents.

Die Bürde 3 umfaßt außer dem Bürdenwiderstand R_B meistens auch einen Bür dengleichrichter mit Dioden 31, 32, 33, 34 in Brückenschaltung, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Diese Dioden bilden den einzigen Schaltungsunterschied zur Anordnung gemäß Fig. 1. The burden 3 includes in addition to the burden resistor R _B usually also a Bür denichter with diodes 31 , 32 , 33 , 34 in a bridge circuit, as shown in Fig. 5. These diodes form the only circuit difference from the arrangement according to FIG. 1.

Wenn ein Bürdengleichrichter gemäß Fig. 5 vorhanden ist, dann können die Ele mente der Zweipolschaltung 2 gemäß Fig. 4a so mit diesem Gleichrichter kombi niert werden, daß eine Zweipolschaltung 2 mit zwei Anschlüssen A und B nicht mehr erkennbar ist. Dies kommt in Fig. 6 zum Ausdruck. In der dort gezeigten Schaltung lassen sich die ursprünglichen Punkte A und B funktionell wiederfinden, wobei der Punkt B allerdings in zwei Punkte B1 und B2 aufgetrennt worden ist, B1 für positive Werte und B2 für negative Werte der Sekundärströme I₂ bzw. Magnetisierungsströ me Iµ.When a load rectifier of FIG. 5 is present, can Ele 4a are so defined with this combinatorial rectifier elements of the two-pole circuit 2 shown in FIG., That a two-pole circuit 2 with two terminals A and B is no longer recognizable. This is expressed in Fig. 6. The original points A and B can be found functionally in the circuit shown there, however point B has been separated into two points B1 and B2, B1 for positive values and B2 for negative values of secondary currents I ₂ and magnetizing currents Iμ.

Auch in der Verquickung der Bauelemente der Zweipolschaltung 2 und der Bürde 3 zu einer Einheit bleibt das ursprüngliche Prinzip erhalten:
The original principle is also retained when the components of the two-pole circuit 2 and the burden 3 are combined into one unit:

- High counter voltage for the secondary winding of the AC converter with small secondary currents (I 1 = 0, I 2 = Iµ).
- Low counter voltage with high secondary currents (I 2 = I 1 .n 1 / n 2 - Iµ, where n 1 , n 2 are the primary and secondary number of turns).

Dieses erfindungsgemäße Prinzip läßt sich anhand des in Fig. 6 gezeigten Schal tungsbeispieles wie folgt beschreiben:
In den Pausen des Primärstromes I₁ muß der Magnetisierungsstrom Iµ immer auch durch eine der beiden Zenerdiode bzw. Z-Dioden 27 oder 28 fließen. Die Sekundär spannung des Wechselstromwandlers ist dann entsprechend den Zener-Spannun gen hoch, so daß sich seine Magnetisierung schnell abbauen kann.This principle according to the invention can be described as follows using the circuit example shown in FIG. 6:
In the pauses of the primary current I ₁ , the magnetizing current Iµ must always flow through one of the two Zener diodes or Z diodes 27 or 28 . The secondary voltage of the AC converter is then high according to the Zener voltages, so that its magnetization can degrade quickly.

Wenn Primärstrom I₁ fließt, dann wird auch einer der Thyristoren 21 oder 22 aufge steuert. Sie übernehmen dann die Gleichrichterfunktion der Dioden 31 und 32. Die Sekundärspannung des Wechselstromwandlers bleibt dadurch klein und verhindert somit, daß der Eisenkern während der Stromübertragungszeit unnötig stark magneti siert wird.If primary current I ₁ flows, then one of the thyristors 21 or 22 is also controlled. They then take over the rectifying function of diodes 31 and 32 . The secondary voltage of the AC converter remains small and thus prevents the iron core from being unnecessarily strongly magnetized during the current transmission time.

In Fig. 7 ist eine Alternative zur Schaltung gemäß Fig. 5 dargestellt. Kennzeichnend für diese Alternative ist eine Vertauschung der Reihenfolge der Gleichrichterbrücke mit den Dioden 31 bis 34 einerseits und der Zweipolschaltung 2 andererseits. Auf grund dieser Vertauschung muß die Zweipolschaltung 2 vorteilhaft nur für eine Pola rität ausgelegt werden. Dies kommt in dem im Funktionsblock zur Zweipolschaltung 2 angedeuteten Strom/Spannungsdiagramm zum Ausdruck, welches gegenüber dem Strom/Spannungsdiagramm der Fig. 1 und 2 nur für positive Werte von U_AB dargestellt ist. Wegen der Gleichrichtwirkung der Dioden 31 bis 34 ist die Stromach se des Diagramms nicht mit dem Sekundärstrom 12 bezeichnet, sondern mit dem Betrag des Sekundärstromes |I₂|.An alternative to the circuit according to FIG. 5 is shown in FIG. 7. Characteristic of this alternative is an exchange of the order of the rectifier bridge with the diodes 31 to 34 on the one hand and the two-pole circuit 2 on the other. Due to this exchange, the two-pole circuit 2 must be designed advantageously only for one polarity. This is expressed in the current / voltage diagram indicated in the function block for the two-pole circuit 2 , which is only shown for positive values of U _AB compared to the current / voltage diagram in FIGS. 1 and 2. Because of the rectifying effect of the diodes 31 to 34 , the current axis of the diagram is not denoted by the secondary current 12 , but rather by the amount of the secondary current | I ₂ |.

Auch in der Anordnung gemäß Fig. 7 ist das erfindungsgemäße Prinzip gewahrt: Bei kleinen Sekundärströmen ist die Gegenspannung zwischen der Sekundärwicklung 12 und dem Bürdenwiderstand R_B groß entsprechend U₁ bis U₂ in Fig. 2 plus zwei Diodenschwellspannungen, und bei großen Sekundärströmen ist sie klein, nämlich zwei Diodenschwellspannungen plus etwa 1 V für U_AB.The principle according to the invention is also preserved in the arrangement according to FIG. 7: with small secondary currents, the countervoltage between the secondary winding 12 and the burden resistor R _{B is} large, corresponding to U ₁ to U ₂ in FIG small, namely two diode threshold voltages plus about 1 V for U _AB .

Hinsichtlich des speziellen Ausführungsbeispieles für die Zweipolschaltung 2 gemäß Fig. 3 bedeutet dies konkret, daß zwischen den beiden Anschlüssen A und B ledig lich drei parallele Strompfade angeordnet sind, und zwar ein erster Strompfad mit einem Thyristor 22, ein zweiter Strompfad mit der Serienschaltung eines Diacs 23 mit einem Widerstand 25 und ein dritter Strompfad mit der Serienschaltung eines Widerstands 26 mit einer Zenerdiode bzw. Z-Diode 28. Der Steueranschluß des Thy ristors 22 liegt am Verbindungspunkt von Widerstand 25/Diac 23.With regard to the special exemplary embodiment for the two-pole circuit 2 according to FIG. 3, this means in concrete terms that only three parallel current paths are arranged between the two connections A and B, namely a first current path with a thyristor 22 , a second current path with the series circuit of a Diac 23 with a resistor 25 and a third current path with the series connection of a resistor 26 with a Zener diode or Z diode 28 . The control terminal of the Thy ristor 22 is at the junction of resistor 25 / Diac 23rd

Ein in den Schaltungen eingesetzter Thyristor kann mit Hilfe eines NPN- und eines PNP-Transistors nachgebildet werden.A thyristor used in the circuits can be created using an NPN and a PNP transistor are simulated.

Claims

1. Circuit for an AC converter with a primary winding ( 11 ), a secondary winding ( 12 ) and with a secondary-side burden ( 3 ), characterized in that a two-pole circuit ( 2 ) is connected in series with the burden ( 3 ), which in its current and voltage behavior of the voltage at the secondary Wick lung (12) at small secondary current (I ₂₎ kundärströmen magnitude in size and in large Se (I ₂₎ holding an amount excessively small.

2. Circuit for an AC converter according to claim 1, characterized in that

a) no or almost no current flows through the two-pole circuit ( 2 ) if the connection voltage (U _AB ) applied from the outside to the connections (A, B) remains smaller than a first threshold voltage (U ₁ ),
b) the connection voltage (U _AB ) increases in amount above the first threshold voltage (U ₁ ) when a secondary current (I ₂ ) flows through the two-pole circuit ( 2 ),
c) the supply voltage (U _AB ) collapses to a very small value when the amount of secondary current (I ₂ ) exceeds a limit (I _2G ), which is equivalent to the fact that the supply voltage (U _AB ) has a second threshold voltage (U ₂ ) reached, the amount of the second threshold voltage (U ₂ ) being greater than the first threshold voltage (U ₁ ).

3. Circuit for an AC converter according to claim 2, characterized in that the connection voltage (U _AB ) increases only at a lower Strombe back to values above the first threshold voltage (U ₁ ) when the secondary current (I ₂ ) again in terms of amount falls below the limit (I _2G ).

4. Circuit for an AC converter according to one of the preceding claims, characterized in that four parallel current paths are arranged between the two connections (A, B) of the dipole ( 2 ), namely a first current path with a thyristor ( 21 ), a second Current path with the series connection of a central diac ( 23 ) and two external resistors ( 24 , 25 ), a third current path with a further thyristor ( 22 ) and a fourth current path with a central resistor ( 26 ) and two external Zener diodes connected in anti-parallel or Zener diodes ( 27 , 28 ), the thyristors ( 21 and 22 ) being connected in series and their control connections at the connection point of the first external resistor ( 24 ) and diac ( 23 ) or second external resistor ( 25 ) and diac ( 23 ) lie.

5. Circuit for an AC converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the two connections (A, B) of the two poles ( 2 ) three parallel current paths are arranged, namely a first current path with a thyristor ( 22 ) , A second current path with the series circuit of a diac ( 23 ) with a resistor ( 25 ) and a third current path with the series circuit of a resistor ( 26 ) with a Zener diode or Z-diode ( 28 ), the control connection of the thyristor ( 22nd ) is at the junction of resistor ( 25 ) and diac ( 23 ).