DD282551A5 - Transistor-wechselrichter in brueckenschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Transistor-Wechselrichter in Brueckenschaltung, der modular in mehreren Ebenen aufgebaut ist und bei dem die Verbindungsleitungen zwischen den Ebenen flexibel und steckbar ausgebildet sind, wobei die Transistormodule mit potentialfreiem Gehaeuse ausgefuehrt und gemeinsam auf einer Grundplatte und die Steuerschaltung fuer die Transistormodule auf einer darueberliegenden Platte angeordnet sind. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen solchen Wechselrichter moeglichst kompakt auszubilden. Erreicht wird dies erfindungsgemaesz dadurch, dasz die Verbindungsleitungen zwischen der Steuerschaltung und den Steuerelektroden der Transistormodule eine definierte Laenge besitzen, derart, dasz diese Leitungsinduktivitaet als Teil der Steuerschaltung in der Ausschaltphase benutzt wird, und dasz zwischen Grund- und darueberliegender Platte eine die Steuerschaltung gegen Stoerbeeinflussung schuetzende Abschirmplatte eingefuegt ist.{Transistor-Wechselrichter; Brueckenschaltung; Modulbauweise; Grundplatte; Transistormodule; Abschirmplatte; Steuerschaltung; Verbindungsleitungen, flexibel; Leitungsinduktivitaet}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Transistor-Wechselrichter in Brückenschaltung, insbesondere zur Speisung eines Hochspannungstransformators eines Röntgengenerators, bei dem der Wechselrichter modular in mehreren Ebenen aufgebaut ist und die Verbindungsleitungen zwischen den Ebenen flexibel und steckbar ausgebildet sind, wobei die Transistormodule mit potentialfreiem Gehäusr ausgeführt und gemeinsam auf einer Grundplatte und die Steuerschaltung für die Transistormodule auf einer darüberliegerden Platte angeordnet sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist üblich, Schaltungsanordnungen aer Leistungselektronik räumlich in einen Leistungsteil, einen Steuerteil und die Stromversorgung des Stouerteiles aufzugliedern, um Rückwirkungen von Störungen des leistungselektronischen Teiles auf den Steuerteil zu reduzieren. Mit dem Bekanntwerden von Bauelementen der Leistungselektronik im potentialfreien Gehäuse kam es zu neuen konstruktiven Lösungsmöglichkeiten in der Anordnung der einzelnen Komponenten in sinem Gerät.

So ist ein Stromversorgungsgerät für Werkzeugmaschinenantriebe bekannt, bei dem mehrere jeweils in einem elektrisch isolierten Gehäuse untergebrachte Thyristorhalbbrückenmodule auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind (DE-PS 2805019).

Die gemeinsame Grundplatte dient dabei sowohl als Kühlkörper als auch als Rückwand des Gehäuses für die gesamte Baugruppe. Die zugehörige Steuerelektronik ist auf Leiterplatten untergebracht, die an einer das Gehäuse verschließenden Fronttür befestigt sind. Die Leiterplatten sind dabei untereinander sowie mit den Thyristorhalbbrückenmodulen über Bandleitung verbunden.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen kompakten, modular aufgebauten Transistor-Wechselrichter in Brückenschaltung zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transistor-Wechselrichter der eingangs genannten Art anzugeben, der einerseits möglichsi kompakt ausgebildet ist, bei dem andererseits aber auch die konstruktiven Vorteile der modularen Bauweise, insbesondere deren Servicefreundlichkeit, zum Tragen kommen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindungsleitungen zwischen der Steuerschaltung und den Steuerelektroden der Transis^rmodule eine definierte Länge besitzen, derart, daß diese Leitungsinduktivität als Teil der Steuerschaltung in der Ausschaltphase benutzt wird, und daß zwischen Grund- und darüberliegender Platte eine die Steuerschaltung gegen Störbeeinflussung schützende Abschirmplatte eingefügt ist.

Während durch die erste Maßnahme dynamische Erfordernisse der Steuerschaltung für die Leistungshalbleiterbauelemente beim Ausschaltvorgang ohne die ansonsten hierfür erforderlichen zusätzlichen Bauelemente Rechnung getragen wird, führt letztere Maßnahme zu einer Verringerung des Abstandes zwischen der die Transistormodule tragenden Grundplatte und der Platte, welche die Steuerschaltung aufnimmt, ohne eine größere Störbeeinflussung in Kauf nehmen zu müssen. Beide Maßnahmen tragen somit zu einer kompakteren Bauweise des Wechselrichters bei, wobei das Konzept des modularen Aufbaus nicht verlassen wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Verbir.dungsloitungen zwischen der Steuerschaltung und den Steuerelektroden der Transistormodule durch aneinandergereihte Ferritringe bzw. Ferritperlen geführt sind. Dadurch wird eine hinreichende Induktivität bei kürzestmöglicher Leitungslänge erreicht.

AusfOhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Seitehansicht eines Transistor-Wechselrichters, der modular in mehreren Ebenen aufgebaut ist, Fig. 2: die Anordnung der Leistungsbauelemente des Wechselrichters auf einer Grundplatte in Draufsicht und Fig. 3: die Innenschaltung eines Transistormoduls mit potentialfreiem Gehäuse.

Gemäß Figur 1 ist der zur Speisung eines Hochspannungstransformators eines Röntgengenerators dienende Wechselrichter in vier zueinander parallelen Ebenen a bis d aufgebaut. Mit 1 ist eine Grundplatte bezeichnet, die in der Ebena a liegt und auf beliebiges Potential, z. B. Erdpotential des Gehäuses, gelegt und somit konstruktiv einfach im Röntgengenerator angeordnet werden kann. Auf der Grundplatte 1 befinden sich die Leistungsbauelemente, d. h. vier Transistormodule 2 bis 5 in Brückenschaltung, Ein- und Ausgangsklemmen 6 bzw. 7 sowie eine Schutzschaltung 8 für die Transistormodule 2 bis 5. Über dieser Grundplatte 1, die gleichzeitig als Kühlkörper für die Transistormodule 2 bis 5 fungiert, ist in der Ebene b unter Zuhilfenahme metallischer Gewindebolzen 9,10 eine Abschirmplatte 11 aus Stahlblech befestigt. Darüber und zwar in der Ebene c befindet sich eine gleichfalls mittels der Gewindebolzen 9,10 fixierte Platte 12, auf der eine Steuerschaltung 13, das heißt die galvanisch getrennten Steuerstufen der vier Transistormodule 2 bis 5 angeordnet sind. Über der Platte 12 ist schließlich mit Hilfe der Gewindebolzen 9,10 in der Ebene d eine Leiterplatte 14 befestigt, welche Bauelemente für die digitale Impulserzeugung und Impulsaufbereitung sowie die Stromversorgung der Elektronik aufnimmt. Die Verbindungsleitungen 15 bis 20 sowie 21 zwischen Bauelementen der Grundplatte 1 und der Platte 12 einerseits und Bauelementen der Platte 12 und der Leiterplatte 14 andererseits sind flexibel und steckbar ausgebildet, so daß durch Abheben bzw. seitliches Abklappen der einzelnen Platten 11, 12 und 14 ein einfacher Service möglich ist. Die von den Basis-und Emitteranschlüssen der Transistormodule 2 bis 5 zu derauf der Platte 12 angeordneten Steuerschaltung 13 führenden Verbindungsleitungen, von denen in der Zeichnung lediglich die Verbindungsleitungen 15,16 und 19,20 der Transistormodule 2 und 3 dargestellt sind, haben eine definierte Länge, so daß diese Leitungsinduktivität als Teilinduktivitäten der Steuerschaltung 13 zur verzögerten Einschaltung des negativen Basisstromes beim Ausschaltvorgang der Leistungstransistoren der Transistormodule 2 bis 5 benutzt werden können. Durch diose Maßnahme sind die hierfür ansonsten notwendigen zusätzlichen Bauelemente entbehrlich, was der Möglichkeit einer kompakteren Bauweise des Wechselrichters entgegenkommt. Um bei möglichst kurzer Leitungslänge eine ausreichende Induktivität zu erzielen, ist es auch denkbar, diese Verbindungsleitungen durch aneinandergereihte Ferritringe bzw. Ferritperlen zu führen. Auf der Grundplatte 1, das heißt in der Ebene a, sind die Emitter- und Kollektoranschl'isse der Transistormodule 2 bis 5 entsprechend der Brückenschaltung untereinander und mit den Ein- bzw. Ausgangsklemmen 6 bzw. 7 durch Stromschienen 22 verbunden. Diese aus vorgefertigten Stanzteilen realisierbaren Stromschienen 22 können beim Ein- bzw. Ausschalten der Leistungstransistoren Ströme mit großer Flankensteilheit führen, für den Fall, daß die Ausgangsspannung des Wechselrichters rechteckförmig sein soll. Das Einfügen der Platte 11 zum Zweck der Abschirmung elektrostatischer und vor allem elektromagnetischer Störfelder läßt eine Verringerung des Abstandes zwischen der Grundplatte 1 und der Platte 12 und damit der Bauhöhe des Wachselrichters zu. was gleichfalls dem Ziel dient, die Kompaktheit des Wechselrichters zu erhöhen. Die beispielsweise aus einem Varistor und RC-Glied bestehende Schutzbeschaltung 8 der Brückenschaltung ist zentral auf der Grundplatte 1 angeordnet, so daß die Verbindungsleitungen zu den Transistormodulen 3 und 4 sowie zu den Ausgangsklemmen 7 möglichst kurz sind. Jeder der Transistormodule 2 bis 5 besteht aus zwei Leistungstransistoren 23, 24 in Darlingtonschaltung, die mit Widerständen 25, 26 und Dioden 27,28 beschaltet sind (Fig.3).

Claims (2)

1. Transistor-Wechselrichter in Brückonschaltung, insbesondere zur Speisung eines Hochspannungstransformators eines Röntgengenerators, bei dem der Wechselrichter modular in mehreren Ebenen aufgebaut ist und die Verbindungsleitungen zwischen den Ebenen flexibel und steckbar ausgebildet sind, wobei die Transistormodule mit potentialfreiem Gehäuse ausgeführt und gemeinsam auf einer Grundplatte und die Steuerschaltung für die Tansistormodule auf einer dofüberliegenden Platte angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindungsleitungen (15,16,19,20) zwischen der Steuerschaltung (13) und den Steuerelektroden derTransistormodule (2 bis 5) eine definierte Länge besitzen, derart, daß diese Leitungsinduktivität als Teil der Steuerschaltung (13) in der Ausschaltphase benutzt wird, und daß zwischen Grund- und darüberliegender Platte (1 und 12) eine die Steuerschaltung (13) gegen Störbeeinflussung schützende Abschirmplatte (11) eingefügt ist.

2. Transistor-Wechselrichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindungsleitungen (15,16,19,20) zwischen der Steuerschaltung (13) und den Steuerelektroden derTransistormodule (2 bis 5) durch aneinandergereihte Ferritringes bzw. Ferritperlen geführt sind.