用于直流變壓器的控制設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于直流變壓器的控制設(shè)備，其中，所述控制設(shè)備構(gòu)成為用于提高或者降低直流變壓器的輸出功率，其中，輸出功率的提高以與降低不同的速度進(jìn)行。
【專利說(shuō)明】用于直流變壓器的控制設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于直流變壓器的控制設(shè)備、一種包括這樣的控制設(shè)備和直流變壓器的系統(tǒng)和一種根據(jù)權(quán)利要求11的前序部分的用于控制直流變壓器的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]直流變壓器另外用于將輸入側(cè)的輸入電壓變換為輸出側(cè)的輸出電壓。在此，電能從輸入側(cè)向輸出側(cè)傳輸。在輸出側(cè)輸出輸出功率，所述輸出功率由輸出電壓和輸出電流產(chǎn)生。輸出電壓大多通過(guò)連接在直流變壓器上的電氣儀器例如用電器產(chǎn)生。輸出功率可以通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電流來(lái)調(diào)節(jié)。
[0003]正如所有電氣儀器那樣，直流變壓器的溫度在運(yùn)行期間通過(guò)轉(zhuǎn)化為熱量的損耗電功率升高。在此，輸出功率越大，溫度升高得越快并且溫度也越高。其他參數(shù)也影響直流變壓器的溫度，如例如外部溫度和直流變壓器的熱量散發(fā)。為避免直流變壓器過(guò)熱，設(shè)有一種所謂的規(guī)定值減低。這意味著，當(dāng)直流變壓器的溫度超過(guò)確定的溫度閾值時(shí)，降低直流變壓器的輸出功率。在低于該溫度閾值的情況下重新提高輸出功率。在此，溫度閾值必須處于可能擔(dān)心直流變壓器損壞或者破壞的臨界溫度，以便剛好避免這些。但是在此，溫度閾值也應(yīng)該盡可能高，以便能夠盡可能長(zhǎng)時(shí)間地實(shí)現(xiàn)盡可能高的輸出功率，從而直流變壓器能夠在額定工作狀態(tài)下運(yùn)行。因此，在超過(guò)和低于溫度閾值的情況下使輸出功率相對(duì)快地匹配。然而輸出功率不能以任意的速度來(lái)控制。直流變壓器和控制設(shè)備的停機(jī)時(shí)間和容差限制該速度。因此，從溫度閾值起輸出功率應(yīng)該降低，溫度閾值必須比臨界溫度低一個(gè)考慮到這點(diǎn)的容差值。
[0004]輸出功率的相對(duì)快的控制可能導(dǎo)致連接在直流變壓器上的電流電路內(nèi)的電氣振蕩。這也由控制設(shè)備、直流變壓器和所連接的電氣儀器的停機(jī)時(shí)間和容差決定。
[0005]此外，直流變壓器的溫度由于其熱慣性在時(shí)間上滯后于輸出功率的提高和降低。因而如果因?yàn)槌^(guò)溫度閾值而輸出功率降低，則花一定的時(shí)間才溫度也降低。這點(diǎn)對(duì)于輸出功率提高和溫度升高同樣適用。這樣溫度也總是在一個(gè)相對(duì)大的范圍內(nèi)在溫度閾值上下振蕩并且經(jīng)常提高和降低輸出功率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]對(duì)此相對(duì)地，本發(fā)明的任務(wù)在于，創(chuàng)造一種開(kāi)頭提到的類型的控制設(shè)備，在所述控制設(shè)備中至少降低電氣振蕩。
[0007]該任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征部分的特征的同類型控制設(shè)備來(lái)解決。本發(fā)明的實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明。
[0008]通過(guò)以與降低所不同的另一種速度而進(jìn)行輸出功率的提高，來(lái)抑制振蕩。例如如果在相對(duì)快降低輸出功率之后，溫度降低到溫度閾值以下，則僅相對(duì)慢地重新提高輸出功率。這樣通過(guò)快速地相繼進(jìn)行輸出功率的提高和降低來(lái)減少電氣振蕩。當(dāng)比降低更快地進(jìn)行輸出功率的提高時(shí)，相同的情況同樣適用。
[0009]輸出功率這里特別是理解為連接在直流變壓器的輸出側(cè)的電流電路所輸出的功率。在此，直流變壓器從輸入側(cè)向輸出側(cè)傳輸能量。直流變壓器的輸出側(cè)因此是能量從輸入側(cè)向其傳輸?shù)囊粋?cè)。
[0010]輸出功率的提高在這里特別理解為，將輸出功率從實(shí)際值提高到規(guī)定值。該變化在一個(gè)時(shí)間段期間進(jìn)行。速度這里特別理解為規(guī)定值和實(shí)際值之間的差與該時(shí)間段的比。可能的是，該變化連續(xù)地或者以多個(gè)離散的步驟進(jìn)行。在該時(shí)間段期間，控制設(shè)備可以輸出控制直流變壓器的輸出功率的控制信號(hào)。
[0011]輸出功率的降低在這里特別是理解為，將輸出功率從實(shí)際值降低到規(guī)定值。該變化在一個(gè)時(shí)間段期間進(jìn)行。速度這里特別是理解為實(shí)際值和規(guī)定值之間的差與該時(shí)間段的t匕?？赡艿氖牵撟兓B續(xù)地或者以多個(gè)離散的步驟進(jìn)行。在該時(shí)間段期間，控制設(shè)備可以輸出控制直流變壓器的輸出功率的控制信號(hào)。
[0012]控制設(shè)備的規(guī)定值例如可以與直流變壓器的規(guī)定值不同?？刂圃O(shè)備的規(guī)定值在這里特別是理解為直流變壓器在提高或者降低輸出功率后應(yīng)該輸出的輸出功率的值。該規(guī)定值也可以稱為目標(biāo)值。直流變壓器的規(guī)定值理解為用于通過(guò)控制設(shè)備的控制信號(hào)向直流變壓器傳送的輸出功率的值。因此，通過(guò)使直流變壓器的規(guī)定值接近于控制設(shè)備的規(guī)定值進(jìn)行輸出功率的提高和降低。
[0013]當(dāng)某個(gè)速度的數(shù)值低于另一個(gè)速度的數(shù)值時(shí)，則稱該速度低于或者小于另一個(gè)速度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，可以使輸出功率的提高比輸出功率的降低更慢地進(jìn)行。更慢地提高在這里特別是理解為提高的速度低于降低的速度。
[0015]這特別具有如下的優(yōu)點(diǎn):能夠相對(duì)晚一些降低輸出功率，以便避免直流變壓器損壞。由于相對(duì)快地降低能夠使直流變壓器相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間地以高的輸出功率在額定工作狀態(tài)下運(yùn)行。盡管如此在連接的電流電路內(nèi)的振蕩仍然降低，因?yàn)檩敵龉β实奶岣呦鄬?duì)慢地進(jìn)行。由于相對(duì)慢地提高輸出功率，溫度升高以比較小的時(shí)間延遲進(jìn)行，從而減少溫度在溫度閾值上下的波動(dòng)。直流變壓器的溫度出現(xiàn)在稍微高于和低于溫度閾值的范圍內(nèi)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，輸出功率的提高通過(guò)低于溫度閾值而觸發(fā)。為了確定溫度，控制設(shè)備例如可以接收溫度傳感器的包括對(duì)于直流變壓器的溫度的提示的溫度信號(hào)。也可能的是，控制設(shè)備接收溫度傳感器的包括對(duì)于低于溫度閾值的提示的信號(hào)。如果溫度由于輸出功率小而下降到溫度閾值下，則比較慢地提高輸出功率，從而溫度也相對(duì)慢地升高。直流變壓器的溫度由于其熱慣性在輸出功率變化時(shí)時(shí)間延遲地變化。相對(duì)慢地提高輸出功率能實(shí)現(xiàn)該時(shí)間延遲減小，從而減小溫度波動(dòng)。
[0017]可能的是，存在多個(gè)溫度閾值。這樣例如可以為超過(guò)一個(gè)相對(duì)高的第一溫度閾值確定一個(gè)輸出功率的相對(duì)低的第一目標(biāo)值，而為低于一個(gè)相對(duì)低的第二溫度閾值確定一個(gè)高于第一目標(biāo)值的第二目標(biāo)值。也可以確定一個(gè)溫度范圍，目標(biāo)值范圍分配給該溫度范圍。在該溫度范圍內(nèi)例如可以在直流變壓器的溫度和目標(biāo)值之間確定線性的關(guān)系。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，輸出功率的降低可以通過(guò)超過(guò)溫度閾值而觸發(fā)。與相對(duì)快地降低輸出功率相結(jié)合地，可以將溫度閾值相對(duì)近地設(shè)置于直流變壓器的臨界溫度旁，從而直流變壓器也可以在相對(duì)高的溫度時(shí)以相對(duì)高的輸出功率運(yùn)行。在低于溫度閾值的情況下與相對(duì)慢地提高輸出功率相結(jié)合地，因此避免電氣振蕩，而在直流變壓器的相對(duì)高的溫度時(shí)可以輸出相對(duì)高的輸出功率。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，控制設(shè)備可以構(gòu)成為用于通過(guò)提高輸出電流來(lái)提高輸出功率。這樣可以使輸出電壓保持恒定。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，控制設(shè)備可以構(gòu)造為用于通過(guò)降低輸出電流來(lái)降低輸出功率。這樣可以使輸出電壓保持恒定。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，控制設(shè)備可以構(gòu)成為用于指數(shù)式提高和用于指數(shù)式降低輸出功率。這樣的以指數(shù)方式的提高或者降低例如可以通過(guò)PTi元件實(shí)現(xiàn)?？刂圃O(shè)備例如可以首先為輸出功率計(jì)算控制設(shè)備的與直流變壓器的溫度有關(guān)的規(guī)定值。然后可以將第一信號(hào)(例如從控制設(shè)備的實(shí)際值到規(guī)定值的斜坡)用作PTI元件的輸入信號(hào)。PTl元件的輸出信號(hào)于是可以用作直流變壓器的控制信號(hào)。在線性的輸入信號(hào)的情況下，PTi元件的輸出信號(hào)具有指數(shù)形狀。這樣可以實(shí)現(xiàn)輸出功率的指數(shù)式降低和/或指數(shù)式提高，而無(wú)大的計(jì)算耗費(fèi)。
[0022]PTl元件的輸出信號(hào)多快地改變，基本上取決于兩個(gè)因素、即PTl元件的時(shí)間常數(shù)和輸入信號(hào)。在提高和降低輸出功率的情況下，不同的速度可以通過(guò)用于提高和降低的不同的時(shí)間常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。用于提高輸出功率的時(shí)間常數(shù)例如可以大于用于降低輸出功率的時(shí)間常數(shù)。這樣實(shí)現(xiàn)輸出功率的指數(shù)式提高比指數(shù)式降低更慢地進(jìn)行。
[0023]用于降低輸出功率的時(shí)間常數(shù)例如可以在直流變壓器的停機(jī)時(shí)間包括容差的數(shù)量級(jí)內(nèi)。用于提高輸出功率的時(shí)間常數(shù)例如可以大2至5、優(yōu)選3至4個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0024]這里，PTl元件可以是控制設(shè)備的組成部分。也可能的是，PTl元件連接在控制設(shè)備和直流變壓器之間。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，控制設(shè)備可以構(gòu)造為用于連續(xù)地執(zhí)行輸出功率的提高和/或降低。
[0026]控制設(shè)備和PTl元件可以構(gòu)成為電子電路。控制設(shè)備和/或PTl元件例如可以構(gòu)成為集成電路。
[0027]在另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的控制設(shè)備和直流變壓器的系統(tǒng)。
[0028]在又另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種用于控制直流變壓器的方法，在所述方法中，輸出功率的提高以與輸出功率的降低不同的速度進(jìn)行。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]下面根據(jù)附圖更詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。在此，為相同的或者相似的構(gòu)件和為具有相同或者相似功能的構(gòu)件使用相同的附圖標(biāo)記。圖中:
[0030]圖1示出在根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式用于直流變壓器的控制設(shè)備中運(yùn)行的步驟的流程圖；以及
[0031]圖2示出用于提高和降低直流變壓器的輸出功率的不同的時(shí)間常數(shù)的圖表。

【具體實(shí)施方式】
[0032]在圖1中首先將一個(gè)溫度傳感器的信號(hào)T_NTC用作輸入量。溫度傳感器例如可以是一個(gè)NTC (負(fù)溫度系數(shù))電阻。信號(hào)T_NTC至少與直流變壓器的實(shí)際的溫度相關(guān)。在理想的情況下，信號(hào)T_NTC包含直流變壓器的溫度。所述溫度傳感器例如可以設(shè)置在直流變壓器內(nèi)部。
[0033]信號(hào)T_NTC通過(guò)低通濾波器100濾波，以便濾除測(cè)量錯(cuò)誤和不希望的信號(hào)峰。信號(hào)T_NTC的跳躍可以被無(wú)問(wèn)題地視為測(cè)量錯(cuò)誤，因?yàn)椴粫?huì)期待直流變壓器的溫度跳躍式變化。低通濾波器的時(shí)間常數(shù)例如可以為100ms。
[0034]低通濾波器的輸出信號(hào)T_100ms_T_NTC在控制設(shè)備中處理。給每一個(gè)溫度值T_NTC分配一個(gè)輸出功率的規(guī)定值。輸出功率例如可以通過(guò)最大允許的輸出電流的匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此輸出電流的規(guī)定值I_0ut(T_NTC)與直流變壓器的溫度有關(guān)。該規(guī)定值也可以稱為控制設(shè)備的規(guī)定值或者目標(biāo)值。目標(biāo)值l_0ut (T_NTC)用作PTl元件102的輸入信號(hào)。
[0035]PTl元件102具有不同的時(shí)間常數(shù)。當(dāng)目標(biāo)值大于輸出功率的實(shí)際值時(shí)，PTl元件102的時(shí)間常數(shù)相對(duì)大。當(dāng)目標(biāo)值小于輸出功率的實(shí)際值時(shí)，PTl元件102的時(shí)間常數(shù)相對(duì)小。也就是說(shuō)，用于提高輸出功率的時(shí)間常數(shù)大于用于降低的時(shí)間常數(shù)。用于降低輸出功率的時(shí)間常數(shù)例如可以處于直流變壓器的停機(jī)時(shí)間和可能的容差的數(shù)量級(jí)內(nèi)。因此該P(yáng)Ti元件也可以稱為具有不對(duì)稱的時(shí)間常數(shù)的PTI元件。
[0036]PTl元件102的輸出信號(hào)I_Out_PTl_Asum(N_NTC)用作直流變壓器用的控制信號(hào)。該輸出信號(hào)也可以稱為直流變壓器的規(guī)定值。該規(guī)定值可以與目標(biāo)值不同。在提高或者降低輸出功率時(shí)，規(guī)定值接近目標(biāo)值。當(dāng)規(guī)定值達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，提高或者降低結(jié)束。
[0037]在圖2中以圖表方式示例性地表示直流變壓器的規(guī)定值、即PTl元件102的輸出信號(hào)的變化。在此，在X方向上繪出時(shí)間、例如以秒為單位，在y方向上繪出輸出電流、例如以百分比為單位。虛線表示的曲線相應(yīng)于在提高直流變壓器的輸出功率的情況下PTl元件102的輸出信號(hào)的變化,而作為實(shí)線表不的曲線相應(yīng)于在降低直流變壓器的輸出功率的情況下PTl元件102的輸出信號(hào)的變化。可以清楚地看出，輸出功率的降低比輸出功率的提高進(jìn)行得明顯更快。
[0038]這樣可以調(diào)整處于與直流變壓器的臨界溫度相對(duì)近的溫度閾值，從該臨界溫度起應(yīng)擔(dān)心直流變壓器損壞。在此，通過(guò)相對(duì)慢地提高輸出功率來(lái)降低電氣振蕩和溫度在溫度閾值上下的振蕩。直流變壓器的溫度僅還在一個(gè)非常窄的在低于溫度閾值和稍高于溫度閾值的范圍內(nèi)波動(dòng)。
[0039]附圖標(biāo)記列表
[0040]100低通濾波器
[0041]102 PTl 元件
【權(quán)利要求】
1.用于直流變壓器的控制設(shè)備，其中，所述控制設(shè)備構(gòu)成為用于提高和降低直流變壓器的輸出功率，其特征在于， 輸出功率的提高以與降低不同的速度進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于，輸出功率的提高比輸出功率的降低更慢地進(jìn)行。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其特征在于，輸出功率的提高通過(guò)低于溫度閾值而觸發(fā)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其特征在于，輸出功率的降低通過(guò)超過(guò)溫度閾值而觸發(fā)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述控制設(shè)備構(gòu)成為用于通過(guò)提高輸出電流來(lái)提高輸出功率。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述控制設(shè)備構(gòu)成為用于通過(guò)降低輸出電流來(lái)降低輸出功率。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述控制設(shè)備構(gòu)成為用于指數(shù)式提高和用于指數(shù)式降低輸出功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制設(shè)備，其特征在于，指數(shù)式提高輸出功率的時(shí)間常數(shù)小于指數(shù)式降低的時(shí)間常數(shù)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述控制設(shè)備構(gòu)造用于連續(xù)地執(zhí)行輸出功率的提高和/或降低。
10.系統(tǒng)，包括根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制設(shè)備和直流變壓器。
11.用于控制直流變壓器的方法，包括如下步驟: -提高和降低輸出功率， 其特征在于， 提高以與降低不同的速度進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】H02P13/00GK104184378SQ201410392901
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】T·施密茨 申請(qǐng)人:黑拉許克聯(lián)合股份有限公司