Wechselrichtergerät zur Lieferung einer geregelten, sinusfürrnigen Ausgangsspannung Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass es in vielen Fällen wünschenswert sein kann, eine geregelte sinusförmige Wechselspannung vorbestimm ter, konstanter Höhe und Frequenz zur Verfügung zu haben. Die Erfindung bezieht sich daher auf ein neu artiges Wechselrichtergerät, das in der Lage ist, eine solche sinusförmige, in ihrem Wert regelbare Aus gangsspannung zu liefern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird in einem erfindungsgemässen Gerät die von den Ausgangsklemmen des Gerätes gelieferte sinusför- mige Istwertspannung nach ihrer Gleichrichtung in ihren Momentanwerten mit denjenigen der gleichge richteten sinusförmigen Ausgangswechselspannung einer Sollwerteinrichtung verglichen und im Falle eines bestehenden Differenzwertes dieser zur Beein flussung eines Hauptwechselrichters für eine entspre chende Rückführung der sinusförmigen Ausgangs wechselspannung des Gerätes auf den Sollwert be nutzt. Hierfür kann z.
B. von einer Gleichspannungs- quelle ein mit Transistoren arbeitender Hauptwech- selrichter gespeist werden, dem für die Veränderung der Kurvenform der von ihm gelieferten Spannung in eine solche von reiner Sinusform ein geeigneter ent sprechender Siebkreis nachgeschaltet ist. Dieser Hauptwechselrichter wird zur Veränderung der Höhe der von dieser Anordnung gelieferten Spannung zweckmässig durch einen Hilfswechselrichter gesteuert, der von der Gleichspannungsquelle über einen Span nungsgleichhalter gespeist wird.
Die Steuerung dieses Hilfswechselrichters erfolgt mit Vorteil abhängig von einem Vergleich der gleichgerichteten sinusförmigen Ausgangswechselspannung der Anordnung als der Ist wertspannung mit einer Sollwertgleichspannung, wel che von einem zweiten, von der Gleichspannungs- quelle über einen Spannungsgleichhalter gespeisten Hilfswechselrichter mit nachgeschaltetem Siebkreis zur Erzeugung einer reinen Sinus-Wechselspannung und einem nachgeschalteten Gleichrichter geliefert wird.
Es werden in diesem Fall die Istwertspannung und die Sollwertspannung in der gleichgerichteten Form aufeinanderfolgenden Sinushalbwellen gleicher Polarität in ihren Momentanwerten verglichen, und der Differenzwert steuert den ersten Hilfswechselrich- ter hinsichtlich seiner Steuerung des Hauptwechsel richterswiederum derart, dass am Ausgang des Haupt wechselrichters die erwünschte sinusförmige Span nung bestimmter Höhe geliefert wird.
Dieser grundsätzliche Erfindungsgedanke sei an Hand der beispielsweisen zeichnerischen Darstellung in Blockschaltbildform des Ausführungsbeispieles nach Figur 1 nochmals kurz erläutert.
In dieser Figur 1 bezeichnen 1 und 2 die Gleich- stromspeiseleitungen. An diese ist über die Leitungen 3 und 4 der Hauptwechselrichter 5 angeschlossen. Dieser liefert zunächst eine rechteckförmige Aus gangsspannung.
Diese wird mittels des Siebkreises 6 in eine sinusförmige Ausgangswechselspannung um geformt, welche dann an den Ausgangsklemmen 7 und 8 geliefert wird. 9 bezeichnet den ersten Hilfs- wechselrichter, welcher an die Gleichstromspeiselei tungen 1 und 2 über den Spannungsgleichhalter 10 angeschlossen ist. 11 bezeichnet den zweiten Hilfs- wechselrichter, welcher an die Gleichstromspeiselei tungen 1 und 2 .über den Spannungsgleichhalter 12 angeschlossen ist.
Der zweite Hilfswechselrichter 11 liefert einerseits eine Spannung an den ersten Hilfs- wechseliichter 9, um auf diese Weise diesen in seiner Frequenz zu führen. Der zweite Hilfswechselrichter 11 liefert aber ausserdem noch eine Spannung an den derart gestalteten Siebkreis 13, dass an dessen Aus gang eine sinusförmige Wechselspannung geliefert wird. Diese sinusförmige Spannung wird in dem Gleichrichter 14 gleichgerichtet.
Die von dem Gleich richter 14 gelieferte Halbwellenspannnung wird der Halbwellenspannung, welche der an die Leitungen 7 und 8 angeschlossene Gleichrichter 15 als Istwertab- bild liefert, phasengleich mit ihrem jeweiligen Mo mentanwert in der Steuereinrichtung 18 entgegenge- schaltet. An den Ausgang des Hilfswechselrichters 9 und den Hauptwechselrichter 5 wird daher über die Leitungen 16 und 17 von der Steuereinrichtung 18 eine Steuerspannung geliefert,
welche jeweils durch die Differenz der Momentanwerte der von 14 und 15 gelieferten Halbwellenspannungen bestimmt ist. Wäh rend durch den zweiten Hilfswechselrichter 11 der erste Hilfswechselrichter 9 in der Frequenz der von ihm gelieferten Spannung gesteuert bzw.
geliefert wird, steuert die über 16 und 17 gelieferte Differenz- spannung den Ausgang des ersten Hilfswechselrich- ters 9 derart, dass er Steuerstrom-Impulse mit durch die jeweilige momentane Abweichung von Soll- und Istwert bestimmter Breite, jedoch gleichbleibender Höhe zur Steuerung des Hauptwechselrichters 5 lie fert.
An dessen Ausgang entsteht je Halbwelle der zu erzeugenden Wechselspannung eine Hüllkurve aus zeitlich mit entsprechenden Zwischenpausen aufein anderfolgenden Rechteckimpulsen von bei konstanter Eingangsgleichspannung gleicher Höhe, jedoch einer durch die Steuerstromimpulse bestimmten Breite, aus der dann über die Siebkette 6 die Sinusform der Aus gangswechselspannung erzeugt und an den Klemmen 7 und 8 geliefert wird.
Eine solche grundsätzliche Schaltung nach dem beispielsweisen Blockschaltbild der Figur 1 kann auch dahingehend weitergebildet werden, dass die Anord nung mit einer Strombegrenzung arbeitet. Dieser Ef fekt lässt sich dadurch erzielen, dass, wenn der Strom über die elektrischen Ventile bzw. Transistoren des Hauptwechselrichters 5 einen bestimmten oberen Grenzwert überschreitet, dadurch die Vergleichsspan nung bzw. Sollwertspannung, welche über den Gleich richter 14 geliefert wird, herabgesetzt wird.
Auf diese Weise wird nämlich wegen des Vergleichs dieser Soll wertausgangsspannung mit der Istwertausgangsspan- nung die Ausgangswechselspannung an den Klemmen 7 und 8 der Anordnung auf einen entsprechenden Wert herabgesetzt, so dass der Strom über diese Klem men herabgesetzt wird, und zwar so lange, bis der von der Anordnung bezogene Strom unter den Normal wert abgesunken ist.
Diese Anordnung wird zusam men mit der grundsätzlichen Erfindung an Hand des ausführlichen Ausführungsbeispieles nach Figur 2 nä her erläutert werden, wobei sich weitere technisch vorteilhafte, in Verbindung mit der grundsätzlichen Erfindung anwendbare Einzelmerkmale ergeben wer den.
In dieser Figur 2 sind jeweils diejenigen Schal tungselemente, welche in Figur 1 blockschaltmässig dargestellt sind, wieder in entsprechende Umrahmun gen eingeschlossen wiedergegeben, wobei diese Um rahmungen mit den gleichen entsprechenden Bezugs zeichen wie in Figur 1 versehen sind.
InFig. 2 bezeichnen wieder 1 und 2 die Anschluss- klemmen der Gleichspannungsquelle. Von diesen Gleichstromklemmen 1 und 2 werden in dem Span nungsgleichhalter 12, der zur Speisung des zweiten Hilfswechselrichters 11 dient, über den Reihenwider stand 12a, die Reihenschaltungen aus den beiden ohmschen Widerständen 12b, 12c, aus dem Transi stor 12d und dem ohmschen Widerstand 12e, aus dem Transistor 12f und dem ohmschen Widerstand 12g, sowie aus dem Transistor 12h und dem ohmschen Widerstand 12i gespeist.
Diesen Reihenschaltungen liegt ausserdem noch der Kondensator 12k parallel. Jede Basis der Transistoren<I>12d,</I> 12f und 12h ist über einen der Reihenwiderstände 121 bis 12n an die Plusklemme 2 der Gleichspannungsquelle angeschlos sen. Die Basis des Transistors 12d ist ausserdem über die Zenerdiode 12o an die Verbindungsleitung der beiden Widerstände 12b und 12c angeschlossen. Die Basis des Transistors 12f ist über den Widerstand 12p an die Kollektorseite des Transistors 12d bzw. an die Verbindungsleitung von 12e1 und 12e angeschlos sen.
Die Basis des Transistors 12h ist über die Paral lelschaltung aus dem ohmschen Widerstand 12q und dem Kondensator 12r an die Verbindungsleitungen zwischen dem Transistor 12f und dem Widerstand 12g angeschlossen. Von der Verbindungsleitung zwi schen dem Transistor 12f und dem Widerstand 12g ist über den Widerstand 12s eine leitende Verbindung mit einem Schaltungspunkt zwischen den Widerstän den 12b und 12c hergestellt.
Die bisher beschriebene Anordnung arbeitet für die Erhaltung einer konstanten Gleichspannung an den Klemmen des Kondensators 12k in der nachfol genden Weise.
Wenn der an dem Widerstand 12b auftretende Spannungsabfall grösser als die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 12o ist, wird diese Diode in ihrer Rückwärtsrichtung durchlässig, so dass über die Emit- ter-Basis-Strecke bzw. Steuerstrecke des Transistors 12d, die Zenerdiode 12o und den Widerstand 12c ein Strom nach der Minusklemme 1 fliesst. Durch die öff- nung bzw. das Durchlässigmachen des Transistors 12d wird die an seiner Emltter-Kollektor-Strecke be stehende Spannung zu Null.
Hierdurch wird derTran- sistor 12f, da an seiner Steuerstrecke eine zu kleine Spannung liegt, in den Sperrzustand übergeführt. Ist aber der Transistor 12f gesperrt, so liegt an seiner Emitter-Kollektor-Strecke eine so hohe Spannung, dass über die Steuerstrecke des Transistors 12h und den Widerstand 12q ein entsprechender Strom nach Minus bzw. Klemme 1 fliesst. Hierdurch wird der Transistor 121z an seiner Emitter-Kollektor-Strecke geöffnet, und es fliesst ein entsprechender Strom über den Widerstand 121 nach Minus.
Durch den über 12i fliessenden Strom, der aus der Gleichspannungsquelle an den Klemmen 1, 2 über den Reihenwiderstand 12a gezogen wird, entsteht an diesem Widerstand 12a ein entsprechender Spannungsabfall. Entsprechend die sem vergrösserten Spannungsabfall sinkt die von der Spannung an den Klemmen 1 und 2 an den Konden sator 12k gelangende Spannung ab. Der Kondensator 12k wirkt auf die an seinen Klemmen bzw. von der Anordnung 12 gelieferte Spannung als Glättungskon- densator.
Von den Klemmen 1 und 2 wird, wie aus Fig. 1 abzulesen ist, weiterhin der Spannungsgleichhalter 10 gespeist.
In dem Spannungsgleichhalter 10 wird über den Reihenwiderstand 10a die Reihenschaltung aus der Zenerdiode 10d und dem ohmschen Widerstand<B>10e</B> gespeist. Ausserdem fliesst ein entsprechender Strom über den Widerstand 10d und den Widerstand 10e nach der Minusklemme 1 der Schaltung.
Dieser Spannungsgleichhalter 10 enthält als wei tere Schaltungselemente zwei Transistoren 10f und 10g, in diesem Falle z. B. solche der p-n-p-Type. Die beiden Transistoren 10f, 10g bilden zusammen eine Verstärkerkaskade.
Dieser Spannungsgleichhalter 10, dessen Ziel funktion ist, die Spannung an den Enden der Reihen schaltung der beiden Widerstände 10a und 10d zur Speisung des Wechselrichters 9 konstant zu halten, hat die folgende Arbeitsweise, wenn in Betracht ge zogen wird, dass der Transistor lOg bei seiner Durch lässigkeit und je nach deren Grad mit seiner Emitter- Kollektor-Strecke einen entsprechenden Parallelwi derstand zu dem Widerstand 10e darstellt. Wird also der Wert des Durchlasswiderstandes des Transistors 10g durch eine entsprechende Steuerung dieses Tran sistors an seiner Steuerstrecke verändert, so ergibt sich eine entsprechende Veränderung des Widerstan des der Stromschleife aus 10g und 10e.
Da diese Parallelschaltung von 10g und 10e mit ihremGesamt- widerstand einen Serienwiderstand in dem Stromlauf von der Plusklemme 2 über die Widerstände 10a und 10d nach der Minusklemme 10 darstellt, wird bei einer Veränderung des Widerstandswertes dieser Schleife auch eine entsprechende Änderung des Stromes stattfinden, der über die Widerstände 10a und 10d fliesst, und damit wird sich eine entspre chende Veränderung des an der Reihenschaltung von 10a und 10d entstehenden Spannungsabfalles ergeben.
Liegt nun der Betrag des an dem Widerstand 10d entstehenden Spannungsabfalles unterhalb des durch die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 10b be stimmten Wertes, so fliesst ein entsprechender Steuer strom von dem rechten bzw. oberen Ende des Wider standes 10d über die Reihenschaltung der beiden Steuerstrecken der Transistoren 10g und 10f, so dass diese beiden Transistoren an ihren Emitter-Kollektor- Strecken entsprechend durchlässig werden.
Der Wider stand der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors lOg bildet dann, wie angeführt, einen solchen ent sprechenden Parallelwiderstand zu dem Widerstand 10e, dass ein dem resultierenden Widerstand von 10g und 10e entsprechender Strom über die Reihenschal tung der Widerstände 10a und 10d fliesst.
überschreitet zufolge eines Ansteigens der Netz spannung an den Klemmen 1 und 2 der an dem Wi derstand 10d entstehende Spannungsabfall den Wert der Durchbruchsspannung der Zenerdiode 10b, ge- nauer gesagt, abzüglich der Schwellwertspannungen der beiden Steuerstrecken der Transistoren 10f und 10g, so wird die Zenerdiode 10b in ihrer Rückwärts- richteng durchlässig.
Hierdurch wird das Potential der Verbindungsleitung der beiden Widerstände 10a und 10d, abzüglich der Zenerspannung der Diode 10b, an die Basis des Transistors 10f gelegt, so dass dessen Basis gegenüber dem Emitter, zugleich aber auch die Basis des Transistors lOg gegenüber dessen Emitter positiv und dadurch die beiden Transistoren 10f und lOg an ihren Emitter-Kollektor-Strecken ge sperrt werden.
Mit der Sperrung des Transistors 10g wird wegen des grossen Widerstandes von 10e der an dem Widerstand 10d entstehende Spannungsabfall und dadurch gleichzeitig in entsprechender Weise auch die an den Enden von 10a und 10d entstehende Spannung in dem Sinne herabgesetzt, dass die Span nung an der Reihenschaltung von 10a und 10d zur Speisung des Wechselrichters 9 in der erwünschten Weise konstant gehalten wird.
Die von dem bereits beschriebenen Spannungs- gleichhalter 12 an seinen Ausgangsklemmen gelieferte konstante Gleichspannung dient als Spannungsquelle für die Speisung des Wechselrichters 11. Dieser Wechselrichter 11 enthält einen Ausgangstransforma tor 11a, die beiden Transistoren llb und lle als elektrische Ventileinrichtungen. Der Transformator 11a besitzt die Primärwicklung 11a' sowie die Sekun därwicklungen 11a", lla'II, lla'v und 110.
Diese Wicklungen 11a'v bzw. 11av liegen im Steuerkreis des Transistors 11b bzw. 11c. In jedem dieser Steuer kreise liegt jeweils noch einer der Widerstände 11d bzw. 11e. Ferner ist noch ein Widerstand 11 f als Startwiderstand für den Wechselrichter 11 vorhanden. Dieser Widerstand 11 f ist hierzu von der Plusklemme 2 des Spannungsgleichhalters 12 in Reihe mit der Steuerstrecke des p-n-p-Transistors 11c geschaltet und mit seinem anderen Ende an die Minusklemme des Spannungsgleichhalters 12 angeschlossen.
Dieser Widerstand 11 f wirkt insofern als Starthilfe, als, wenn der Wechselrichter 11 eingeschaltet wird, zunächst auf jeden Fall die Steuerstrecke des Transistors 11c bevorzugt gespeist wird. Daher wird für die Erzeu gung der Wechselspannung an diesem Wechselrich ter 11 zuerst dieser Transistor 11c mit seiner Emit- ter-Kollektor-Strecke für die Freigabe der Speisung der Primärwicklung 11a' von der durch den Span nungsgleichhalter 12 gebildeten Gleichspannungs- quelle wirksam.
Der Wechselrichter 11 arbeitet in be kannter Weise unter Ausnutzung des Überganges seines Eisenkernes in die Sättigung, wodurch beim Rücklauf von dem Endpunkt der Sättigung auf den Remanenzpunkt der Magnetisierungsschleife die ent sprechende gegenseitige Ablösung der Transistoren in ihrer Wirkung als elektrische Ventile für die Speisung der Teile der Primärwicklung 11a' des Transformators 11 a wirksam wird. Ein in dieser Weise arbeitender Wech selrichter ist z.
B. durch die USA-Patentschrift Nr.2 783 384 bekanntgeworden. Die Einspeisung die ses Wechselrichters 11 erfolgt mit Gleichspannung, einerseits von der Plusklemme des Spannungsgleich halters 12 über die Leitung llg zur Verbindungslei tung der beiden Transistoren 11b und 11c und an derseits von der Mittelanzapfung der Primärwicklung 11a zurück zur Minusklemme des Spannungsgleich halters 12.
Wie bereits erwähnt, erfüllt der Konden sator 12k die Funktion eines Glättungskondensators für die den Wechselrichter 11 speisende Gleichspan nung.
In Verbindung mit der bisher beschriebenen Schaltung ist noch eine Zusatzeinrichtung vorgesehen, die vorbeugen soll, dass an dem Wechselrichter 11 unerwünschte Überspannungen zufolge der Streuin- duktivitäten des Primärteiles des Transformators lla hervorgerufen werden können. Dieser überspan- nungsschutz besteht aus den beiden elektrischen Ven tilen 11i und 1l k sowie der Parallelschaltung aus dem Kondensator<B>111</B> und dem Widerstand 11m.
Die Wirkung dieses Überspannungsschutzes ist die folgende, wenn für diese Erläuterung unterstellt wird, dass der Transistor 11b gerade stromführend ist. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich dann sinngemäss der Transistor llc in seinem Sperrzustand. Die von die sem Transistor l 1c zu sperrende Spannung hat einen Wert gleich der doppelten einspeisenden Gleichspan nung.
Durch diese Spannung, die also an den End- anschlüssen der Emitter-KOllektor-Strecke des Tran sistors llc besteht, wird der Kondensator<B>111</B> auf einem Stromweg aufgeladen, der von der Emitter- Elektrode des Transistors 11c über die linke Klemme und die rechte Klemme des Kondensators<B>111</B> sowie über das Ventil 11k zur oberen Klemme bzw. zum Kollektor des Transistors llc verläuft.
Gleichzeitig liegt dauernd an diesem Kondensator<B>111</B> der er wähnte Belastungswiderstand bzw. Entladewiderstand lltrz. Der Kondensator<B>111</B> wird sich daher, wenn ihm keine Energie angeliefert wird, über diesen Wi derstand llm entladen. Wenn nun an der Emitter- Kollektor-Strecke des Transistors 11c eine Spannung auftritt, die gegenüber dem Betrag der doppelten ein speisenden Gleichspannung überhöht ist, so wirkt für diesen Spannungsüberschuss der Kondensator<B>111</B> als Kurzschluss bzw. Speicherglied, so dass also eine wesentlich höhere Spannung nicht mehr auftreten kann.
Die gleiche Wirkung ergibt sich sinngemäss für den Transistor llb in seinem Zusammenwirken mit dem Ventil<B>1<I>1</I></B> i.
Der soeben beschriebene Wechselrichter 11 liefert eine Wechselspannung konstanter Frequenz und kon stanter Spannungshöhe, da er von einer konstanten Gleichspannung gespeist wird. Er dient einerseits zur Führung bzw. Takthaltung des Wechselrichters 9 und anderseits zur Speisung eines Sollwertgliedes in der Vergleichseinrichtung 18 über das Siebglied 13 und den Gleichrichter 14.
Der Wechselrichter 9 besteht aus dem Ausgangs transformator 9a und den beiden Transistoren 9b und 9c als den elektrischen Ventilgliedern. Der Transfor mator 9a weist die Primärwicklung 9a1 und die bei den Sekundärwicklungen 9aii bzw. 9a111 auf und diese sowie die beiden Widerstände 9d bzw.
9e liegen je weils im Steuerkreis je eines der beiden Transistoren 9b bzw.<B>9e.</B> Die Speisung dieses Wechselrichters 9 er folgt, wie bereits angeführt, vom Ausgang des Span nungsgleichhalters 10 an dessen Klemmen 10h und <B>101</B> über den Reihenwiderstand<B>9f.</B> Das Siebglied 13 besteht aus der Drossel 13a und dem Reihenkonden sator 13b als den Gliedern eines Reihenresonanzkrei- ses sowie dem Querkondensator 13c und der Dros sel 13d als den Gliedern eines Parallelresonanzkrex- ses. Durch die Wirkung dieses Siebgliedes wird er reicht, dass die von der Sekundärwicklung Mal',
des Wechselrichters 11 gelieferte Wechselspannung hin sichtlich der in ihr enthaltenen Oberwellen eine solche Siebung erfährt, dass die Speisung der Gleichrichter brückenschaltung 14 an ihren Wechselspannungs- klemmen mit einer praktisch etwa sinusförmigen Wechselspannung erfolgt.
Wie bereits angeführt wurde, wird über die Se kundärwicklung 9txil des Wechselrichters9 der Haupt wechselrichter 5 in seinem Takt fremd geführt. Dieser Hauptwechselrichter 5 besteht aus dem Ausgangs transformator 5a mit der Primärwicklung 5ai und der Sekundärwicklung 50, sowie den jeweils aus zwei Transistoren 5b1 und 5b11 bzw. 5ci und 5c11 bestehen den elektrischen Ventilgliedern.
Den beiden Transi storen 5b1 und 5c1 ist jeweils vor ihrem Emitter ein Reihenwiderstand 5e bzw. 5f vorgeschaltet, um auf diese Weise eine gleichartige Steuerung und Lastver- teilung auf die wirkungsmässig parallel geschalteten Transistoren 5b1 und 5b11 bzw. 5c1 und 5c11 zu er reichen. Die Speisung dieses Hauptwechselrichters 5 erfolgt von den Gleichspannungsklemmen 1 bzw. 2 über die Leitungen 19 bzw. 20.
Die Leitung 19 führt zur Mittelanzapfung der Primärwicklung 5a1 des Transformators 5a. Die Leitung 20 führt zur Verbin dungsleitung zwischen den Emittern der Transistoren 5b1, 5c1 bzw.<B>50</B> und 5c11. Bereits an dieser Stelle sei angeführt, dass jeweils in die Verbindungsleitungen zwischen den Kollektoren der Transistoren 5b1 und 5b11 sowie 5ci und 5c11 und je einem Ende der Trans formatorwicklung 5a1 zur Strommessung die Strom wandler 5g bzw. 5h eingeschaltet sind.
An diesen Stromtransformatoren bezeichnen 5g1 bzw. 5h1 die Primärwicklungen, 5g11 bzw. 5j111 die Sekundärwick lungen und 5glii bzw. 51t111 je eine Vormagnetisie- rungswicklung. Diese Vormagnetisierungswicklungen 5g111 bzw. 5hif werden parallel von der Plusleitung 19 über die Leitung 21 und die Reihenwiderstände<I>5i</I> bzw. 5k gespeist. Die Rückleitungen von diesen Vor magnetisierungswicklungen führen jeweils zur Leitung 20, die an die Minusklemme 1 der Schaltung ange schlossen ist.
Die Ventile 51 und 5na bilden Neben wege zu den beiden Reihenschaltungen, die jeweils aus der Primärwicklung des Stromwandlers 5g und den beiden mit ihren Emitter-Kollektor-Strecken par allel geschalteten Transistoren 5c1 und 5c'1 bzw. die Primärwicklung 5h, und den beiden mit ihren Emit- ter-Kollektor-Strecken parallel geschalteten Transisto ren 5b1 und 5b'1 bestehen.
Über diese Nebenwege können Ströme ihren Weg nehmen, die eine entgegen gesetzte Richtung zur Durchlassrichtung der jeweili gen Parallelschaltung der Transistoren haben und auf Spannungen zurückzuführen sind, welche z. B. durch di-- lnduktivitäten der vorgegebenen Schaltung oder der Belastung der Geräte zur Entstehung gelangen.
Die Sekundärwicklungen 5gII und 5hII der Strom wandler 5g und 5h arbeiten auf den Widerstand 5o als gemeinsame Bürde, und zwar jeweils über eines der Ventile 5q bzw. 5r, damit der Spannungsabfall an der Bürde 5o nur zufolge der Halbwelle einer Polari tät des vom jeweiligen Stromwandler gelieferten Wechselstromes erzeugt wird. Würden die Ventile 5q und 5h nicht benutzt, so würden zufolge der andern Halbwelle des Wechselstromes bei der Rückmagneti- sierung der Wandler über die Bürde 5o unerwünschte Ströme fliessen, die aber durch die Anwendung der Ventile 5q und 5r gesperrt werden.
In der Schaltung ist ferner noch eine Zenerdiode 5s vorgesehen. Sie ist mit dem einen Pol über die Verbindungsleitung zwischen den Sekundärwicklun gen der beiden Stromwandler 5g und 5h und mit ihrem andern Pol an je eines der Ventile 5t und 5u angeschlossen. 5t ist an die Verbindungsleitung zwi schen dem einen Ende der Sekundärwicklung 5gII und dem Ventil 5q und das Ventil 5u ist an die Verbin dungsleitung zwischen dem einen Ende der Sekundär wicklung<B>50</B> und dem Ventil 5r angeschlossen.
Durch diese Hilfsanordnung aus 5s und den beiden Ventilen 5t und 5u wird die Spannung, die maximal an den Klemmen der Sekundärwicklungen 5gII bzw. 5hII der Stromwandler 5g bzw. 5h auftreten kann, etwa auf den Wert der Durchbruchspannung der Zenerdiode <I>5s</I> begrenzt. Der Kondensator 5v liegt, wie zu über sehen ist, an den Enden der Zuleitung 19, 20 von den Klemmen 1 und 2, so dass er die Funktion eines Glättungskondensators für diese Gleichspannung er füllt.
Dieser Wechselrichter 5 wird, wie bereits ausge führt, über die Sekundärwicklung 9aII des Wechsel richters 9 und die Widerstände 18a und 18b des Schaltungsteilers 18 mit Steuerspannung beliefert und im System einer Mittelpunktschaltung gesteuert, deren beide Ventile durch die Steuerstrecken der n-p-n- Transistoren 5b1 und 5b11 bzw. 5c1 und 5c,1 gebildet werden. Die in der Sekundärwicklung 50 des Aus gangstransformators 5c1 des Wechselrichters 5 er zeugte Wechselspannung wird über die Elemente des Siebkreises 6 an die Ausgangsklemmen 7 und 8 gelie fert.
Dieser Siebkreis besteht wieder aus einem Rei- henresonanzkreis, der durch die Drossel 6a und den Kondensator 6b gebildet wird, sowie aus einem Par allelresonanzkreis, dessen Elemente die Drossel 6c und der Kondensator 6d sind. Diese beiden Reso nanzkreise dienen dann wieder dazu, die von dem Transformator, in diesem Falle 5a, gelieferte Wech selspannung von den Oberwellen derart zu befreien, dass an den Ausgangsklemmen 7 und 8 eine reine si- nusförmige Wechselspannung geliefert wird.
Die Steuerung des Wechselrichers 5 wird nun abhängig von einem Vergleich der von ihm an seinen Aus gangsklemmen 7 und 8 gelieferten Wechselspannung und einer Sollwertwechselspannung beeinflusst, sofern zwischen diesen beiden Spannungswerten eine Ab weichung auftritt. Die Sollwertspannung gelangt zur Entstehung, indem über das Siebglied 13 die Gleich richterbrückenschaltung 14 gespeist wird. Der Plus pol dieser Gleichrichterbrückenschaltung 14 ist, so bald der Transistor 18c im rechten Teil des Teiles 18 geöffnet ist, an das untere Ende des Belastungswider standes 18d angeschlossen, dessen oberes Ende mit dem Minuspol der Brückenschaltung 14 verbunden ist.
Die Istwertvergleichsspannung wird gebildet, in dem über einen Transformator 15a die Gleichrichter brückenschaltung 15b gespeist wird. An diese Gleich richterbrückenschaltung 15b ist der Belastungswider stand 18e angeschlossen. Das linke Ende dieses Wi derstandes 18e ist über die Parallelschaltung aus dem Widerstand<B>18f</B> und dem Kondensator 18g sowie dem Reihenwiderstand 18h an die Basis des Transistors 18i angeschlossen. Das rechte Ende des Widerstandes 18e ist an das obere Ende des Widerstandes 18d an geschlossen.
Es findet also ein Vergleich der an dem Widerstand 18d bestehenden Sollwertspannung mit der von dem Gleichrichter 15b gelieferten Istwert- spannung über die Steuerstrecke des Transistors 18i statt. überwiegt die Sollwertspannung an dem Wider stand 18d, so wird der Transistor 18i mit Steuerstrom beliefert und auf diese Weise an seiner Emitter-Kol- lektor-Strecke geöffnet, während er im anderen Falle, sofern die Istwertspannung die Sollwertspannung überwiegt, gesperrt ist.
Wird der Transistor 18i an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässig, so wird auf diese Weise der Transistor 18k an seiner Emitter- Kollektor-Strecke gesperrt, denn die Steuerstrecke des Transistors 18k ist mit ihrer Basiselektrode über den Widerstand<B>181</B> an den Kollektor des Transistors<B>181</B> und mit ihrer Emitterelektrode über das Ventil 18m an den Emitter des Transistors 18i angeschlossen.
Wird somit die Spannung an der Emitter-Kollektor- Strecke <B>181</B> praktisch Null, so entfällt damit die Steuerspannung an dem Transistor 18k, die diesen an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässig machen könnte. Mit der Sperrung des Transistors 18k wird der ihm nachgeschaltete Transistor 18n an seiner Emitter-Kollektor-Strecke auf Durchlass gesteuert und dadurch der diesem nachgeschaltete Transistor 18o an seiner Emitter-Kollektor-Strecke gesperrt. Die Wi derstände 18p bis 18u und 18u' sind Hilfswiderstände der Schaltung, die keiner besonderen Erläuterung be dürfen.
Die angegebene Folgeschaltung aus den Tran sistoren<B>181</B> bis 18o wird von der Sekundärwicklung 9aIH des Wechselrichters 9 über die Gleichrichter brückenschaltung 18v mit dem nachgeschaltetenGlät- tungskondensator 18w gespeist. Das Gleichrichter ventil 18x begrenzt die an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 18i maximal auftretende Steuerspan nung. Die Ventile 18m bzw. 18y dienen zur Erzeu gung einer Vorspannung an den Emitter-Basis-Strek- ken der Transistoren 18n bzw. 18o gegen uner- wünschte Rückströme über die jeweilige Steuerstrecke dieser Transistoren.
Liegt der Zustand in der Schaltung vor, dass die über den Gleichrichter 15b gelieferte Istwertspan- nung, die über den Gleichrichter 14 angelieferte Soll- wertspannung überwiegt, so dass also der Transistor 18i an seiner Steuerstrecke und damit zugleich auch an seiner Emitter-Kollektor-Strecke gesperrt ist, dann sind der Transistor 18k durchlässig, der Transistor 18n gesperrt und der Transistor 18o durchlässig.
Ist der Transistor 18o somit an seiner Emitter-Kollektor- Strecke durchlässig, so wird für den Fall, dass von der Wicklung 9aii das obere Ende positiv ist, ein Strom über den Widerstand 18b, das Ventil 18z, die Emit- ter-Kollektor-Strecke des Transistors 18o und das Ventil 118a zum unteren Ende der Sekundärwicklung 9a" fliessen. Dadurch wird der Spannungsabfall an dem Widerstand 18b derart vergrössert,
dass die Steuerspannung für die Transistoren 5b1 und 5bII von ihrem positiven Wert bis auf einen negativen Wert abgesenkt wird. Das bedeutet aber, die beiden Tran sistoren 5a und 5d werden an ihrer Emitter-Kollek- tor-Strecke gesperrt, so dass also über die obere Hälfte bzw. Teilwicklung der Primärwicklung 5ai des Transformators 5a kein Strom fliessen kann.
Wenn dagegen positive Polarität am unteren Ende der Se kundärwicklung 90 des Transformators 9 auftritt, so wird der Widerstand 18a zusätzlich durch einen Strom belastet, der seinen Weg von dem unteren Ende der Tranformatorwicklung 9aii über den Widerstand 18a, das Ventil 118b, die Enitter-Kollektor-Strecke des Transistors 18o und das Ventil 118c zurück zum obe ren Ende der Sekundärwicklung 9a11 nimmt.
Hier durch wird der Spannungsabfall am Widerstand 18a so gross, dass die bisher positive Basisspannung der Transistoren 5c1, 5CII bis auf einen negativen Wert abgesenkt wird. Dadurch werden die Transistoren 5c1 und 5eii an ihrer Emitter-Kollektor-Strecke gesperrt und somit kann über die untere Teilwicklung der Pri märwicklung .5a1 des Transistors 5a kein Strom zur Entstehung gelangen.
Sobald durch diesen Einfluss der Differenzspannung zwischen Sollwert und Istwert eine solche Sperrung der Transistoren des Wechsel richters 5 stattfindet, wird auf diese Weise auf den Ausgang an den Klemmen 7 und 8 keine Spannung geliefert, so dass die Spannung im Verbraucherkreis entsprechend absinkt.
Die Schaltung enthält nun weiterhin noch eine Feinregelung für die an den Ausgangsklemmen 7 und 8 gelieferte Spannung. Die Glieder dieser Feinrege lungseinrichtung werden gebildet durch den Konden sator 118d, den Reihenwiderstand 118e, die beiden Transistoren<B>118f</B> und 118g, deren Emitter-Kollek- tor-Strecken jeweils in Reihe mit je einem der Wider stände 118h und 118i liegen. Die Schaltung enthält ferner noch eine Reihenschaltung aus dem Ventil 118k und dem Widerstand<B>1181.</B> Die Funktion dieser Schaltungselemente ist die nachfolgende.
Der Kondensator 118d bildet den Gleichstrom mittelwert der Abweichung zwischen der Soll- und Istspannung. Sobald die Spannung am Kondensator 118d infolge der Sollwertspannung einen solchen Spannungswert erreicht hat mit am oberen Belag po sitiver Polarität, dass der Transistor 118g gesperrt wird, wird der Transistor 118f an seiner Emitter- Kollektor-Strecke durchlässig. Bei durchlässigem Transistor<B>1181</B> wird die von der Gleichrichterbrük- kenschaltung 15b gelieferte Istwertspannung durch den an dem Widerstand<B>18f</B> entstehenden zusätzli chen Spannungsabfall herabgesetzt.
Demzufolge wird jetzt über das System 18 die Istwertspannung an den Klemmen 7 und 8 erhöht. Dadurch wird der Konden sator 118d, der bisher zufolge der Sollwertspannung an seinem oberen Belag positive und seinem unteren Belag negative Polarität hat, nunmehr zufolge der Ist wertspannung derart umgeladen, dass er an seinem unteren Belag positiv und seinem oberen Belag nega tiv wird. Reicht diese Spannung aus, um den Transi stor 118g an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durch lässig zu machen, so wird bei durchlässigem Transi stor 118g der Transistor<B>118f</B> nunmehr gesperrt.
Da mit entfällt der Strom, der bisher über die Emitter- Kollektor-Strecke von<B>118f</B> und den Widerstand 18i zusätzlich über den Widerstand 18f gezogen wurde. Es entfällt der an diesem Widerstand 18f bisher im Zuge der Istwertspannung wirksame Spannungsabfall. Es wird also in dem System durch die Feinsteuerung jeweils an dem Gleichrichter 15b derselbe Mittelwert erreicht wie an dem Gleichrichter 14 bzw. an dem Be lastungswiderstand 18d der Sollwerteinrichtung.
Die Schaltung enthält ausser den bisher beschrie benen Teilen noch eine Strombegrenzungseinrichtung im Schaltungsteil 18, welche dann wirksam wird, wenn der Strom durch die Transistoren 5b1, 5b'1 bzw. 5c1, 5C11 des Hauptwechselrichters 5 einen vorbe stimmten Wert überschreitet. Dieser Grenzwert ist durch die Zenerdiode <B>1181</B> im oberen Teil des Schal tungsteiles 18 bestimmt.
Sobald der Momentanwert an dem Bürdenwiderstand 5o der Stromwandler 5g bzw. 5h grösser als die Durchbruchsspannung der Ze- nerdiode <B>1181'</B> wird, entsteht über diese in deren Rückwärtsrichtung ein Strom, der seinen Weg vom unteren Ende des Bürdenwiderstandes 5o über die Zenerdiode 118l' in deren Rückwärtsrichtung, die Steuerstrecke des Transistors 118m, den Widerstand 118n zurück zum oberen Ende des Bürdenwiderstan- des 5o nimmt.
Hierdurch wird der Transistor 118m an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässig. Das hat zur Folge, dass an der Emitter-Kollektor-Strecke von 118rn nur eine solche geringe Spannung besteht, die als Steuerspannung über den Widerstand 118o für den Transistor 18c nicht mehr in der Lage ist, diesen an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchläs sig zu halten, so dass dieser also gegen Stromdurch gang gesperrt wird. Mit der Sperrung des Transistors 18c ist aber die Zuleitung vom Pluspol des Gleich richters 14 zum linken Ende des Widerstandes 18d unterbrochen, so dass also an dem Widerstand 18d die Sollwertspannung nicht mehr vorhanden ist.
Die Speisung der Transistoren 118m und 118p erfolgt ab- hängig von der an dem Kondensator 118q entstehen den Ladespannung. Die Aufladung dieses Kondensa- tors 118q erfolgt vom Pluspol der Gleichrichterbrük- kenschaltung 14 über das Hilfsventil 1181- zum Mi nuspol des Gleichrichters. Mit den Emitter-Kollektor- Strecken der Transistoren 118m und 118p ist je ein Widerstand 118s bzw. 118t in Reihe geschaltet.
In der Schaltung soll dafür gesorgt sein, dass der Tran sistor 118m, nachdem er einmal an seiner Emitter- Kollektor-Strecke durchlässig geworden ist, kurzzeitig danach wieder in den Zustand der Sperrung überge führt werden kann. Aus diesem Grunde ist in der Schaltungsanordnung eine Verzögerungsschaltung vor gesehen. Diese Verzögerungsschaltung wird gebildet durch den bereits erwähnten Transistor 118p in Rei henschaltung mit der Parallelschaltung aus dem Wi derstand 11811 und dem Kondensator 118v sowie die Parallelschaltung aus dem Widerstand 118w und dem Kondensator 118x.
Die Verzögerungsschaltung wirkt in der nachfol genden Weise. Ist der Transistor 118m in seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässig, so wird der Transistor 118p in seiner Emitter-Kollektor-Strecke gesperrt. Dadurch fliesst auch ein Emitter-Basis-Strom für den Transistor 118m über den Widerstand 118w und den Kondensator 118x sowie den Widerstand 118s, der den Transistor 118m noch eine Zeitlang geöffnet hält, nachdem der Strom über den Wider stand 118f1 wieder abgeklungen ist.
Solange der Tran sistor 118m bei Nichtvorhandensein eines überstro- mes an seiner Emitter-Kollektor-Strecke gesperrt ist, ist sinngemäss der Transistor 118p durchlässig. Hier für ist Voraussetzung, dass ein entsprechender Steuer strom über seine Emitter-Basis-Strecke und die Par allelschaltung aus dem Widerstand 118u und dem Kondensator 118v sowie den Widerstand 118t zur rechten Klemme des Kondensators 118q fliesst, wo durch der Kondensator 118v auf einen entsprechen den Spannungswert aufgeladen wird.
Sobald im Falle eines überstromes der Transistor 118m zum Ansprechen kommen soll, soll die La dung des Kondensators 118v im unterstützenden Sinne wirken, so dass also das Ansprechen des Tran sistors 118m beschleunigt wird.
In der Schaltung sind als weitere Schaltungsele mente der Kondensator 118y, die Ventile 118z, das Ventil 1118a und der Kondensator 1118b enthalten. Diese Schaltungselemente bilden zusammen zunächst eine Einrichtung zur Vorspannung der Zenerdiode 1181' auf ihren Zenerkennlinienteil über den Reihen widerstand<B>1118e.</B> Ferner erzeugen sie eine solche Vorspannung in Sperrichtung der Emitter-Basis- Strecke über den Widerstand 1118d für die Basis des Transistors 118p, dass auf diese Weise einem uner wünschten Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke dieses Transistors vorgebeugt wird.
Die Vorspannung der Zenerdiode 1181' wird erzeugt, indem von dem unteren Wechselspannungsanschluss an der Gleichrich- terbrückenschaltung 14 der Strom seinen Weg über die Reihenschaltung der beiden Ventile 1118a, 118z und den Widerstand 1118c, in der Rückwärtsrichtung über die Diode 1181' und das in geöffnetem Zustand befindliche obere rechte Ventil der Gleichrichterbrük- kenschaltung 14 zurück zum anderen Pol der Wech- selspannungsquelle dieser Brücke nimmt.
Wie aus der Schaltung abzulesen ist, liegt der Kondensator 118b mit seinen Klemmen einmal über das Ventil 1118a an dem unteren Anschluss der Wechselspannungs- quelle an die Gleichrichterbrückenschaltung 14 und anderseits über das obere linke Ventil der Gleich richterbrückenschaltung 14 an der anderen Wechsel stromzuleitung zu dieser Gleichrichterbrücke. Er wird daher auf die Spitzenspannung dieser speisenden Wechselspannung aufgeladen. Von diesem Kondensator 118b als Spannungs quelle fliesst über das Ventil 118z ein Strom über den Querkondensator 118y.
Hierdurch wird der Kon densator 118y entsprechend aufgeladen und steht für die Lieferung der Spannung zur Vorspannung der Ze- nerdiode 1181' und der Basis des Transistors 118p für die Sperrung der Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors bereit. In Fig. 3 ist noch ein weiteres Ausführungsbei spiel für die Anwendung der Erfindung gezeigt.
Die ses enthält wieder, wenn sein Aufbau mit demjenigen in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verglichen wird, den Hauptwechselrichter 5 mit dem nachge schalteten Siebkreis 6 zur Umformung der von dem Hauptwechselrichter 5 gelieferten Spannung in eine an den Klemmen 7 und 8 gelieferte sinusförmige Ausgangsspannung. Ferner wird über den Spannungs- gleichhalter 12 der Hilfswechselrichter 11 gespeist,
der über den Siebkreis 13 und den Gleichrichter 14 die Sollwertvergleichsspannung liefert. An die Klem men 7 und 8 ist der Gleichrichter 15 für die Liefe rung der gleichgerichteten Istwertspannung ange schlossen. Die beiden Gleichrichter 14 und 15 sind nach der vereinfachten Darstellung der Fig. 3 wieder gegensinnig in Reihe geschaltet, so dass ein entspre chender Vergleich stattfindet. Diese Vergleichsspan nung dient zur Steuerung des Steuergerätes 19 für die Steuerung der Gleichspannung zur Speisung des Hauptwechselrichters 5.
Die beiden Leitungen 20 deuten die Steuerleitungen an, über welche der Hauptwechselrichter 5 vom Hilfswechselrichter 11 fremdgeführt wird.
Eine solche Schaltung nach Fig. 3 kann in ihren einzelnen blockschaltbildartig dargestellten Schal tungselementen wieder sinngemäss ausgeführt werden, wie es ausführlich an Hand der Fig. 2 erläutert wor den ist. Sie kann sich in ihrer Anwendung insbeson dere empfehlen, wenn als steuerbare Ventile im Hauptwechselrichter 5 Halbleiterelemente nach Art der sogenannten Stromtore, z. B. mit vierschichtigem Aufbau, benutzt werden. Solche Halbleiterstromtore könnten in diesem Falle sowohl in dem Steuergerät 19 als auch im Hauptwechselrichter 5 als steuerbare Ventile benutzt werden.