DE3335520A1 - Shunt control - Google Patents
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/613—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in parallel with the load as final control devices
Abstract
Description
■ι-■ ι-
Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH , PTL-HH/Sa/mar Theador-Stern-Kai 1 '' HH S3/M* Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH , PTL-HH / Sa / mar Theador-Stern-Kai 1 '' HH S3 / M *
D-6G0Q Frankfurt 70D-6G0Q Frankfurt 70
"Shuntsteuerung""Shunt control"
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung eines Shuntes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device for controlling a Shuntes according to the preamble of claim 1.
Um die elektrische Energie aus Generatoren mit speziellen Kennlinien, z.B. Salargenerataren, für den Betrieb diverser Verbraucher an Bord van Raumfahrzeugen verwenden zu können, werden sagenannte Shunt-Schaltungen eingesetzt. Unter einem Shunt lüird ein gesteuerter Verbraucher verstanden, der den Zweck hat, überschüssige elektrische Energie in VerlustwMrme umzusetzen. Dabei werden größere Generatoren in η Strings aufgeteilt, van denen jeder die volle Spannung, aber nur einen Teilstram erzeugt. Idird von den Verbrauchern jedoch nur ein Teil der vom Generator lieferbaren Leistung benötigt, so wird das Leistungsangebat des Generatara durch Shunten van m Strings an die Last argepasst. Für diese Anpassung gibt es mehrere Möglichkeiten, wie beispielsweise linear arbeitende, sequentielle Lind PDM (pulse width modulated) Shunts. In verschiedenen Druckschriften der EbRQ werden Systeme zur Leistungsanpassung beschrieben, soTo use the electrical energy from generators with special characteristics, e.g. salar generators, for the operation of various consumers to be used on board van spacecraft so-called shunt circuits are used. Under a shunt lü is understood a controlled consumer who has the purpose to convert excess electrical energy into waste heat. Larger generators are divided into η strings, van each of which generates full tension, but only a partial stream. However, only part of the dated Generator deliverable power required, so the service offer of the generator by shunting m strings to the load misplaced. There are several options for this adaptation: such as linear, sequential Lind PDM (pulse width modulated) shunts. In various pamphlets the EbRQ describes systems for performance adjustment, see above
BAD ORIGINAL C0Pv BATH ORIGINAL C0Pv
HH 83/1**HH 83/1 **
in der Veröffentlichung ESRQ SP-Si* vom Juli 1972, Seiten 87 ff "A sequenced PUM controlled Pouier conditioning unit far a regulated bu3 satellite power system" von A. Capel und D.M. O'Sullivan oder in ESA SP-126 vom September 1977, Seiten 133 ff "Design and Development of a sequential switching shunt regulator"· von I.R. Ldhite.in the publication ESRQ SP-Si * from July 1972, pages 87 ff "A sequenced PUM controlled Pouier conditioning unit far a regulated bu3 satellite power system "by A. Capel and D.M. O'Sullivan or in ESA SP-126 of September 1977, pages 133 ff "Design and Development of a sequential switching shunt regulator" by I.R. Ldhite.
Die wesentlichen Kriterien dieser Shuntregler sind folgende:The main criteria of these shunt regulators are as follows:
Bei einem sequentiellen Shunt sind bei Teillast m Strings dauernd geshunted, η - m - 1 Strings liefern die volle Leistung auf den Hauptleiter. Bei einem linearen Shunt ist ein String teilweise geshunted, d. h. dieses String liegt an der vollen Hauptleiterspannung und sein Strom flieBt z.T. in den Hauptleiter und z. T. in den Shunt. Schließlich wird bei einem geschalteten Shunt abwechselnd geshunted und nicht geshunted. Die bei diesen Umschaltungen entstehenden Stromunregelmässigkeiten, sogenannt Stromrippel, werden üblicherweise durch einen zwischen Hauptleiter und Masse angeordneten Kondensator aufgefangen, so daB die Hauptleiterspannung nur kleine Rippel enthält.With a sequential shunt, m strings are continuously shunted at partial load, η - m - 1 strings deliver full power on the executive. In a linear shunt, a string is partially shunted; H. this string is due to the full Main conductor voltage and its current partly flow into the main conductor and Z. T. into the shunt. Finally, when a shunt is switched, it is alternately shunted and unshunted. the current irregularities occurring during these switchovers, so-called current ripple, are usually through a between The main conductor and the ground capacitor are intercepted so that the main conductor voltage contains only small ripples.
Zur Regelung der Hauptleiterspannung wird diese in einem Regler mit einem Sollwert verglichen und das Ausgangssignal auf einen jeder Shuntstufe vorgeschalteten Komparator gegeben. Bei einem sequentiellen Betrieb wird die Reglerausgangsspannung mit von String zu String variierender Referenzspannung am zweiten Komparatareingang verglichen. Bisher wurde der Reglerspannungshub in mehrere Bänder aufgeteilt, wobei die Bandbreite als Hysterese am Komparator fest eingestellt wurde. Wird dabei die untere Bandgrenze unterschritten, wird die zugehörige Shuntstufe eingeschaltet. Bei Überschreitung der oberen Bandgrenze wird die Shuntstufe gesperrt. Hierbei ergibt sich eine variable Schaltfrequenz und eine konstante Rippelamplitude. Diese variable Frequenz, die von dem ldert PJuIl bis fmax reicht, ist nachteilig für die Dimensionierung der Filter in den nachfolgenden Ver-To regulate the main line voltage, this is done in a regulator compared with a target value and given the output signal to a comparator connected upstream of each shunt stage. At a sequential operation, the controller output voltage with from String to string varying reference voltage at the second comparator input compared. So far, the regulator voltage swing was divided into several bands, with the band as a hysteresis has been permanently set on the comparator. If the value falls below the lower band limit, the associated shunt stage is switched on. If the upper band limit is exceeded, the shunt stage is blocked. This results in a variable switching frequency and a constant ripple amplitude. This variable frequency, which ranges from the value PJuIl to fmax, is disadvantageous for the dimensioning of the filters in the following
BAD ORIGINAL c0Py - 3 -BAD ORIGINAL c0P y - 3 -
HH 83/11»HH 83/11 »
brauchern. Wird schlie311ch die maximale Frequenz zu hoch gewählt, iijsrden die Machteils untragbar.need. If the maximum frequency is finally chosen too high, iijsrden the power of power is intolerable.
Gegenüber einem mit einer festen Frequenz arbeitenden PLJM-Shunt G5 besitzt der sequentielle Shunt ein günstigeres dynamisches Verhalten, da er auf Laständerungen anspricht, se- bald die Schaltschujelle erreicht ist. Der PüJM-Shunt schaltet dagegen erst nach der Periodendauer.Compared to a PLJM shunt that works at a fixed frequency G5 the sequential shunt has a more favorable dynamic behavior, since it responds to changes in load, the switch clamp soon is reached. The PüJM shunt, on the other hand, only switches according to the period.
Aufgabe der Erfindung ist e9, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, da8 gutes dynamisches Verhalten mit einer technisch weniger aufwendigen Schaltung erreicht wird.The object of the invention is to improve a device of the type mentioned at the beginning in such a way that it has good dynamic behavior is achieved with a technically less complex circuit.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the characteristics of the Claim 1 specified features solved.
Eine Weiterbildung ist in dem Unteranspruch gekennzeichnet.A further development is characterized in the sub-claim.
2Q Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in der Kombination gut'en dynamischen Verhaltens mit fester Frequenz. Dsdurcn werden definierte Verhältnisse in Bezug auf die Filterdimensionierung und das Überkopplungsverhalten erzielt.2Q The main advantage of the invention lies in the combination good dynamic behavior with a fixed frequency. Dsdurcn are defined relationships with regard to the filter dimensioning and achieved the coupling behavior.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung
Fig. 2 Schaitungsbeispiele für eine feste Hysterese und eineIn the drawings, an embodiment according to the invention is shown. Show it
1 shows a circuit arrangement
Fig. 2 circuit examples for a fixed hysteresis and a
variable Schwelle
3Ü Fiq. 3 eine Kurvendarstellung für das freilaufende Konzep-variable threshold
3Ü Fiq. 3 a graph for the free-running concept
und
Fig. i» Kurvendiagramme für das Konzept mit fester Freauenz.and
Fig. I »Curve diagrams for the concept with fixed friency.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 sind die Strips ", "> ' , !" ... η eines Solargeneratcrs parallel über Dioden 2 ?n ienIn the circuit arrangement according to FIG. 1, the strips ", "">',!" ... η of a solar generator are parallel via diodes 2? Nien
COPY BAD ORIGINALCOPY BAD ORIGINAL
HH 33/ 1ί*HH 33 / 1ί *
Hauptleiter 3 angeschlossen, an dem die Last k liegt. Den Strings sind Shuntstufen 5, 5', 5" ... parallel zugeordnet. Zwischen Hauptleiter 3 und Masseleiter 6 ist ein Kondensator 7 gelegt, der die Hauptleiterspannung glättet. Diese Spannung wird, uiie bekannt, einem Regler 8 zugeführt, an dem ein Sollwert ansteht. Die Reglerausgangsspannung wird auf einen ersten Eingang eines Kamparatars 9, 91, 9" ... gelegt, an dessen zuieitem Eingang eine Referenzspannung U.,/;,U„, LJ, ... geführt ist. Jeder Shuntstufe 5 ist ein Komparator 9 vorgeschaltet. Bei dem bisher beschriebenen Konzept wird der Spannungshub d°s Reglers in m Bänder (Fig. 3) aufgeteilt und die Bandbreite als Hysterese am Kamparator fest eingestellt.Main conductor 3 connected to which the load k is located. Shunt stages 5, 5 ', 5 "... are assigned in parallel to the strings. A capacitor 7, which smooths the main conductor voltage, is placed between the main conductor 3 and the ground conductor 6. This voltage is, as is generally known, fed to a regulator 8, at which a setpoint value The regulator output voltage is applied to a first input of a camparator 9, 9 1 , 9 "..., to whose associated input a reference voltage U., / ;, U", LJ, ... is carried. A comparator 9 is connected upstream of each shunt stage 5. In the concept described so far, the voltage swing of the regulator is divided into m bands (FIG. 3) and the band width is permanently set as a hysteresis on the camparator.
Diese Einstellung kann nach Fig. 2a durch Einfügung eines ahmsen Widerstandes 10 in Rückführungsleitung des Verstärkers 11 im Komparator erfolgen.This setting can be made according to FIG. 2a by inserting an external resistor 10 in the feedback line of the amplifier 11 take place in the comparator.
UJie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Periodendauer, beispiels-• weise der Kurve 2 für eine kleinere Last, so gro3, d. h. der 20. abfallende Ast so schwach geneigt, daß die Schaltschuelle erst nach langer Zeit erreicht wird.UJie can be seen from Fig. 3, the period, for example • like curve 2 for a smaller load, so large, i. H. the 20. sloping branch so slightly inclined that the switching bracket only is reached after a long time.
Eine konstante Frequenz wird jetzt gemäß Fig. 1 dadurch erreicht, daß ein Sägezahngenerator 12 von einer Clack 13 beein- ~~ flusst über einen Kondensator Ik die Referenzspannung U1, U„, U, ... am Eingang jedes Komparators verände'rt und damit variable Ansprechschwellen, d. h. Hysteresebreiten, schafft. Der Eingang des Kamparators ist in Fig. 2b gezeichnet. Die Arbeitsweise ces Shunts ist durch Vergleich der Kurven der Fig. 3 und ^a zj arsehen. Insbesondere wird diese in der Darstellung Jer Kur ν 3 J deutlich. Die Hysteresebreite ist entsprechend klein, so Jb3 die Frequenz immer konstant ist. Der abfallende Ast ier K~?\je 2 wird gemäß Fig. Ua bereits an dem folgenden ansteigenden Pgt der Kurve 1 auf den oberen Grenzwert der Stufe a."":?naaan.A constant frequency is now achieved according to FIG. 1 in that a sawtooth generator 12 influences and changes the reference voltage U 1 , U ", U,... At the input of each comparator by a clack 13 via a capacitor Ik thus creating variable response thresholds, ie hysteresis widths. The entrance of the camparator is drawn in Fig. 2b. The mode of operation of the shunts can be seen by comparing the curves in FIGS. 3 and 3. This becomes particularly clear in the representation of Jer Kur ν 3 J. The hysteresis width is correspondingly small, so Jb3 the frequency is always constant. The sloping road ier K ~? \ 2 each is according to Fig. Ua already at the following rising Pgt the curve 1 to the upper limit of step a. "" :? naaan.
• (ο - • (ο -
■—% HH 83/11+ ■ -% HH 83/11 +
Durch Variation in der Dimensionierung können die Hysteresebreiten verkleinert werden, Fig. Ub, oder die variablen Schwellen der einzelnen Bänderbreiten S m + 1, s m und S m - 1 überschneiden sich, Fig. kc. By varying the dimensions, the hysteresis widths can be reduced, Fig. Ub, or the variable thresholds of the individual band widths S m + 1, sm and S m-1 overlap, Fig. Kc.
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Claims (2)
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Family Applications (1)
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Also Published As
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