DE10115326B4

DE10115326B4 - Verfahren zur Ansteuerung eines Schwingkreis-Wechselrichters, Schwingkreis-Wechselrichter und Regler

Info

Publication number: DE10115326B4
Application number: DE10115326A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Dip.-Ing. Matthes; Matthias Dipl.-Ing. Lange; Edmund Dipl.-Ing. Zok
Original assignee: SMS Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: DE10115326A1

Abstract

Verfahren zur Ansteuerung von jeweils mit mindestens einer Diode (D1–D4) in Reihe geschalteten, abschaltbaren Halbleiterschaltern (T1–T4) in Brückenzweigen eines Wechselrichters, die zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises (C, L) mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einschalten, das die folgenden Schritte umfaßt:
– Erfassen der Spannung (U_WR) am Ausgang des Wechselrichters,
– Ermitteln, ob die Spannung (U_WR) in einem zeitlichen Fenster betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, und
– Bewirken einer Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4), wenn eine Überschreitung des Grenzwerts ermittelt wurde, entsprechend der Richtung der den Grenzwert überschreitenden Spannung (U_WR) und der zuletzt eingeschalteten Richtung für den Stromfluß durch den Wechselrichter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung von jeweils mit mindestens einer Diode in Reihe geschalteten, abschaltbaren Halbleiterschaltern in Brückenzweigen eines Schwingkreis-Wechselrichters, die zur Versorgung des Schwingkreises mit Energie einen Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einschalten. Die Erfindung betrifft ebenso einen solchen Schwingkreis-Wechselrichter, sowie einen Regler für einen solchen Schwingkreis-Wechselrichter.
Wechselrichter, die einen Schwingkreis mit Energie versorgen, werden in der Praxis beispielsweise zur Induktionserwärmung eingesetzt. Der Schwingkreis kann dabei sowohl als Parallelschwingkreis als auch als Serienschwingkreis ausgebildet sein. In solchen Wechselrichtern werden heutzutage häufig abschaltbare Leistungshalbleiter, wie z. B. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors), als Schalter eingesetzt, die den Stromfluß in wechselnde Richtungen frei geben. Bei den Schalthandlungen in derartigen Wechselrichtern können aufgrund von vorhandenen, eventuell rein parasitären Induktivitäten im Schwingkreis Spannungsspitzen an den Halbleiterschaltern oder an mit diesen in Reihe geschalteten Dioden des Wechselrichters auftreten, die zur Zerstörung dieser Komponenten führen können.
Zur Veranschaulichung ist zunächst in 2 ein Parallelschwingkreis-Wechselrichter dargestellt. Der Wechselrichter ist als Wechselrichterbrücke in H-Schaltung ausgebildet und weist in jedem Brückenzweig eine Serienschaltung von einem Transistor T1–T4 und einer Diode D1–D4 auf. Die Transistoren T1–T4 bilden dabei abschaltbare Leistungshalbleiterschalter. Am Ausgang des Wechselrichters, d. h. in dem Querzweig der Wechselrichterbrücke, ist ein Parallelschwingkreis aus einem Kondensator C und einer Induktivität L angeordnet. Zusätzlich sind in dem Querzeig auf beiden Seiten des Parallelschwingkreises parasitäre Induktivitäten L_P/2 in den Zuleitungen dargestellt.
Dem Wechselrichter wird über einen nicht dargestellten, gesteuerten Gleichrichter und eine ebenfalls nicht dargestellte, als Energiespeicher dienende Zwischenkreisdrossel L_ZK ein Gleichstrom I_D eingeprägt. Der Wechselrichter leitet den Strom dann über eine entsprechende Ansteuerung der Transistoren T1–T4 in seinen Brückenzweigen abwechselnd in der einen oder anderen Richtung durch den Schwingkreis.
Für jeden Richtungswechsel wird die Brückendiagonale, die zur Zeit nicht stromführend ist, zusätzlich freigeschaltet, so daß zunächst eine Zeit lang beide Brückendiagonalen des Wechselrichters leitend sind. Während dieser sogenannten Überlappungszeit erfolgt dann eine Kommutierung von der bisher leitenden Brückendiagonale auf die neu freigeschaltete Brückendiagonale. Der Strom im Kommutierungskreis D1, T1, D2, T2, der bei einer Kommutierung des Stroms von der ersten Brückendiagonale mit den Transistoren T1, T3 und den Dioden D1, D3 auf die zweite Brückendiagonale mit den Transistoren T2, T4 und den Dioden D2, D4 auftritt, ist in 2 mit I_K bezeichnet. Die Kommutierung des Stroms wird dabei gemäß der Gleichung
von der sinusförmigen Spannung U_C des Schwingkreis-Kondensators C getrieben.
Die Frequenz der Richtungswechsel kann mittels einer PLL(Phase Locked Loop)-Regelschleife an die Resonanzfrequenz des Schwingkreises angepaßt werden, um eine optimale Energieausbeute zu erzielen. Auch der Abstand des Einleitens der Schalthandlung vom Nulldurchgang der Spannung über dem Schwingkreis (Phasenwinkel γ) sowie die Überlappungszeit lassen sich mittels der PLL-Schaltung vorgeben.
3 zeigt den Spannungsverlauf U_C über dem Schwingkreis L, C aus 2 und den Stromverlauf I_T1 und I_T2 in den oberen beiden Brückenzweigen des Wechselrichters aus 2 für eine halbe Periode der Spannung U_C um den Kommutierungszeitpunkt herum, von 90° bis 270°. Die Skalierung der y-Achse wurde willkürlich gewählt. Grundlage der dargestellten Verläufe sind eine Spannung U_C mit einer Amplitude von 1000 V, Ströme I_T1, I_T2 mit einem stationären Wert von 1000 A, eine Schwingkreis-Frequenz f von 1000 Hz und parasitäre Induktivitäten L_P von insgesamt 12,5 mH. In dem dargestellten Verlauf entspricht die Überlappungszeit, während der beide Brückendiagonalen leitend sind, exakt dem eingezeichnete Phasenwinkel γ von 20°.
Das Integral der Spannung U_C über die Zeitdauer, während der beide Brückendiagonalen gleichzeitig leitend sind und die Spannung U_C noch nicht das Vorzeichen gewechselt hat, wird mit Spannungszeitfläche bezeichnet. Ist diese Spannungszeitfläche zu klein, weil entweder der Phasenwinkel oder die Überlappungszeit zu klein ist, dann reicht die Spannung U_C des Schwingkreis-Kondensators C nicht aus, den Strom von der einen auf die andere Diagonale zu kommutieren. Der Strom in der bislang leitenden Brückendiagonale wird dann von den Halbleiterschaltern T1, T3 bzw. T2, T4 abgeschaltet, was wegen der damit verbunden hohen Stromsteilheit zu Spannungsspitzen an den Schaltern führt. Die Spannung U_HS an einem Halbleiterschalter ist dabei gegeben durch die Gleichung
wobei i_HS dem Strom durch den Halbleiterschalter bezeichnet.
In dem Diagramm in 4 ist im oberen Bereich der zeitliche Spannungsverlauf am Wechselrichter-Ausgang mit einer Amplitude von 500 V und im unteren Bereich der zeitliche Stromverlauf am Wechselrichter-Ausgang mit einem stationären Wert von 400 A während eines Kommutierungsvorgangs mit zu kleiner Spannungszeitfläche aufgrund eines zu kleinen Phasenwinkels dargestellt. Die 0 V Linie der Spannung ist mit A markiert und die 0 A Linie des Stroms mit B. In dem Spannungsverlauf ist eine deutliche, positive Spitze kurz nach dem Nulldurchgang zu sehen.
Andererseits erfolgt bei zu großem Phasenwinkeln die natürliche Kommutierung sehr rasch, und es entsteht ein Rückstrom in den Reihendioden, bei dessen Abreißen Spannungsspitzen an den Dioden entstehen.
5 zeigt ein Diagramm mit einem entsprechenden Verlauf der gleichen Größen wie in 4, wobei aber in diesem Fall ein zu großer Phasenwinkel eingestellt war. Hier ist in dem Spannungsverlauf eine deutliche, negative Spitze kurz nach im Zeitbereich der Kommutierung zu sehen.
Sowohl positive als auch negative Spannungsspitzen werden bei optimalen Kommutierungsbedingungen, also optimalem Phasenwinkel und optimaler Überlappungszeit, vermieden. Ausgehend von der Gleichung für den Kommutierungsstrom i_K ergibt sich der Phasenwinkel für eine optimale Kommutierung unter der Annahme idealer Halbleiterschalter aus:
mit

U: = Effektivwert der Lastspannung,
I_D: = Gleichstrom im Zwischenkreis,
L_P: = parasitäre Induktivität im Kommutierungskreis, und
f: = Schwingkreis-Frequenz.

Ein Diagramm mit einer Darstellung der Größen aus den 4 und 5 bei optimal eingestelltem Phasenwinkel γ_opt ist in 6 dargestellt. Hier weist der Spannungsverlauf des Wechselrichterausgangs keine ausgeprägten Spitzen auf.
Bei den aus der Praxis bekannten Einstellungen der Kommutierungsbedingungen erfolgt eine feste Einstellung des Phasenwinkels γ. Veränderungen der Lastparameter Spannung, Strom, Frequenz und Induktivität dieser Gleichung, sei es durch die Verfahrensregelung anhand von Sollwerten oder durch die Last selber, z. B. aufgrund von temperaturabhängigen Materialeigenschaften, verändern jedoch entsprechend der obigen Gleichung den optimalen Phasenwinkels γ_opt. Dadurch wird auch eine feste Einstellung der optimalen Kommutierungsbedingungen unmöglich. Damit führen die bekannten Verfahren bei einer Veränderung der Lastparameter zu einer Fehleinstellung, die zu die Halbleiterbauelemente gefährdenden Spannungsspitzen führen können.
Die Druckschrift DE 198 17 305 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Wechselrichters, der einen als Parallelschwingkreis ausgebildeten Schwingkreis mit elektrischer Leistung versorgt. In dem Verfahren wird die jeweils aktuelle Amplitude der über dem Schwingkreis abfallenden Spannung erfasst, die Abweichung der erfassten Amplitude von einem vorgegebenen Referenzwert bestimmt und der Wechselrichter in Abhängigkeit vom Ergebnis der bestimmten Abweichung angesteuert. Jeder der Brückenzweige des Wechselrichters kann beispielsweise einen Thyristor aufweisen. Der Strom, der dem Parallelschwingkreis aufgeprägt wird, wird dann über die regelbare Löschzeit oder den regelbaren Phasenwinkel der Thyristoren eingestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Schwingkreis-Wechselrichters, einen Schwingkreis-Wechselrichter und einen Regler für einen Schwingkreis-Wechselrichter zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, Spannungsspitzen an den Komponenten der Schwingkreis-Wechselrichter zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird in einer ersten Alternative erfindungsgemäß zum einen gelöst mit einem Verfahren zur Ansteuerung von jeweils mit mindestens einer Diode in Reihe geschalteten, abschaltbaren Halbleiterschaltern in Brückenzweigen eines Wechselrichters, die zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einschalten, das die folgenden Schritte umfaßt:

– Erfassen der Spannung am Ausgang des Wechselrichters,
– Ermitteln, ob die Spannung in einem zeitlichen Fenster betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, und
– Einstellen der Schaltzeiten der Halbleiterschalter, wenn eine Überschreitung des Grenzwerts ermittelt wurde, entsprechend der Richtung der den Grenzwert überschreitenden Spannung und der zuletzt eingeschalteten Richtung für den Stromfluß durch den Wechselrichter.

Zum anderen wird die Aufgabe in der ersten Alternative für einen Regler zur Regelung der Ansteuerung von in Brückenzweigen eines Wechselrichters angeordneten und mit jeweils einer Diode in Reihe geschalteten, abschaltbaren Halbleiterschaltern, die zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einschalten, gelöst durch eine Auswerteeinrichtung, der die Spannung des Wechselrichterausgangs zur Verfügung gestellt wird, zum Ermitteln, ob die Spannung in einem zeitlichen Fenster betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, und durch eine Steuereinrichtung zum Bewirken einer Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter, wenn von der Auswerteeinrichtung ein Überschreiten des Grenzwerts ermittelt wurde, entsprechend der Richtung der den Grenzwert überschreitenden Spannung und der zuletzt eingeschalteten Richtung für den Stromfluß durch den Wechselrichter.
Schließlich wird die Aufgabe in der ersten Alternative für einen Schwingkreis-Wechselrichter, der Brückenzweige mit jeweils mit einer Diode in Reihe geschalteten, ausschaltbaren Halbleiterschaltern aufweist, die geeignet sind, bei entsprechender Ansteuerung die Brückenzweige zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einzuschalten, gelöst durch eine Auswerteeinrichtung und einer Steuereinrichtung entsprechend denen des erfindungsgemäßen Reglers und zusätzlich einer Einrichtung zum Erfassen der Spannung am Ausgang der Wechselrichterschaltung.
Die Erfindung geht für die erste Alternative von der Erkenntnis aus, daß bei einem Schwingkreis-Wechselrichter sowohl an den abschaltbaren Halbleiterschaltern als auch an den Dioden auftretende Spannungsspitzen am Wechselrichterausgang meßbar sind, was auch in den 4 bis 6 zum Ausdruck kommt. Dabei sind die an den Halbleiterschaltern entstehende Spannungsspitzen um so höher, je kleiner einer zur Kommutierung zur Verfügung stehende Spannungszeitfläche ist. Umgekehrt sind die an den Reihendioden entstehenden Spannungsspitzen um so höher, je größer die zur Kommutierung zur Verfügung stehende Spannungszeitfläche ist. Bei optimalem Phasenwinkel treten weder an den Halbleiterschaltern noch an den Reihendioden Spannungsspitzen auf. Hinzu kommt, daß bei gleicher zuletzt eingeschalteter Richtung des Wechselrichters die Richtung der Spannungsspitzen an den Halbleiterschaltern der Richtung der Spannungsspitzen an den Dioden entgegengesetzt ist, so daß auch die Richtung der entsprechenden, am Wechselrichterausgang gemessenen Spannungsspitzen entgegengesetzt ist.
Folglich sind die Spannungsspitzen am Ausgang des Wechselrichters um einen Schaltvorgang herum ein Indiz für die Größe der jeweils für eine Kommutierung des Stroms zur Verfügung stehenden Spannungszeitfläche, wenn die aktuelle Stromrichtung im Wechselrichter und die Richtung der Spannungsspitzen berücksichtigt wird. Insbesondere kann mit diesen Informationen erkannt werden, ob die Spannungszeitfläche zu groß oder zu klein gegenüber der optimalen Spannungszeitfläche ist. Da die Spannungsspitzen in Abhängigkeit von der Sperrspannung der Halbleiterbauelemente erst ab einer gewissen Amplitude gefährlich werden, kann die am Ausgang des Wechselrichters auftretende Spannung somit als Kriterium dafür verwendet werden, daß und wie die Spannungszeitfläche zu ändern ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist deshalb vorgesehen, daß zunächst die Spannung am Ausgang des Wechselrichters erfaßt wird.
Die erfaßte Spannung wird daraufhin überwacht, ob sie in zeitlicher Nähe zu einem Schaltvorgang einen Grenzwert überschreitet, der so eingestellt ist, daß sein Überschreiten in der Nähe eines Schaltvorgangs auf eine Spannungsspitze hinweist. Der Grenzwert für eine Spannungsspitze an den Dioden und für eine Spannungsspitze an den Halbleiterschaltern kann dabei durchaus unterschiedlich eingestellt sein. Da bei jedem Umschalten des Wechselrichters die Richtung der Spannung und damit auch die der Spannungsspitzen an Dioden bzw. Halbleiterschaltern wechselt, wird zusätzlich zu der Richtung von detektierten Spannungsspitzen auch die jeweils zuletzt eingeschalteten Richtung des Wechselrichters berücksichtigt. Auf diese Weise ist jede Spannungsspitze eindeutig den Dioden oder den Halbleiterschaltern in den für eine bestimmte Stromrichtung zuständigen Brückenzweigen zuzuordnen und damit einer zu kleinen oder zu großen für eine Kommutierung zur Verfügung stehenden Spannungszeitfläche. Anhand des Ergebnisses werden schließlich die Schaltzeiten der Halbleiterschalter, die die zur Verfügung stehende Spannungszeitfläche vorgeben, in geeigneter Weise variiert.
Der erfindungsgemäße Regler und der erfindungsgemäße Schwingkreis-Wechselrichter weisen die entsprechenden Mittel auf, mit denen eine solche Ansteuerung von Halbleiterschaltern eines Schwingkreis-Wechselrichters durchgeführt werden kann.
Die Erfindung erlaubt somit eine Optimierung der für eine Kommutierung des Stroms in einem Wechselrichter zur Verfügung stehenden Spannungszeitfläche, indem eine Abweichung vom Idealzustand erkannt, und eine entsprechende Gegensteuerung eingeleitet wird. Dadurch ist insbesondere auch eine ständige Anpassung der Kommutierungsbedingungen an sich verändernde Lasten gewährleistet.
In einer zweiten Alternative wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, das von dem zugrunde liegenden Prinzip her dem Verfahren der ersten Alternative entspricht. In dem Verfahren der zweiten Alternative wird aber anstelle der Spannung des Wechselrichterausgangs die Spannung des Wechselrichtereingangs erfaßt und ausgewertet. Ebenso wird in der zweiten Alternative die Aufgabe gelöst durch einen Regler und einen Schwingkreis-Wechselrichter, die Einrichtungen aufweisen, die anstelle des Wechselrichterausgangs die Spannung des Wechselrichtereingangs erfassen bzw. zugeführt bekommen und auswerten.
Die Auswertung der erfaßten Spannung in der zweiten Alternative erfolgt entsprechend der Auswertung in der ersten Alternative. Im Gegensatz zur Wechselrichterausgangsspannung deutet aber bei der Wechselrichtereingangsspannung eine Spannungsspitze in positiver Richtung immer auf eine Überspannung an einem Halbleiterschalter aufgrund einer zu kleinen Spannungszeitfläche und eine Spannungsspitze in negativer Richtung immer auf eine Überspannung an einer Reihendiode aufgrund einer zu großen Spannungszeitfläche hin. Eine Berücksichtigung der Stromflußrichtung in dem Wechselrichter ist in der zweiten erfindungsgemäßen Alternative deshalb für die Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter nicht erforderlich. Die Zuordnung der Spannungsspitzen zu den unterschiedlichen Bauelementen ergibt sich bereits alleine aufgrund der Richtung der Spannung in eindeutiger Weise, was einen Vorteil der zweiten Alternative in der Verarbeitung der erfaßten Spannung darstellt.
Ansonsten entsprechen Verfahren, Regler und Schwingkreis-Wechselrichter der zweiten Alternative dem Verfahren, dem Regler und dem Schwingkreis-Wechselrichter der ersten erfindungsgemäßen Alternative. Die zweite Alternative beruht auch bis auf die genannte Ausnahme auf den gleichen Erkenntnissen und Überlegungen wie die erste Alternative, und sie weist die gleichen Vorteile auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.
In einer bevorzugten Ausführung werden für die Einstellung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter zusätzlich der Effektivwert der Spannung über dem Schwingkreis bzw. am Wechselrichterausgang oder -eingang, die Frequenz der Spannung am Ausgang bzw. Eingang der Wechselrichterschaltung sowie die parasitären Induktivitäten im Schwingkreis berücksichtigt. Zusätzlich kann bei einem Parallelschwingkreis-Wechselrichter der Gleichstrom in einem der Wechselrichterschaltung Gleichstrom zuführenden Zwischenkreis berücksichtigt werden. Die Werte von Spannung, Gleichstrom und Frequenz stehen dabei normalerweise bereits durch fortlaufende Messungen zur Verfügung. Die parasitären Induktivitäten, die insbesondere durch Zuleitungsinduktivitäten gebildet werden, können abgeschätzt werden. Darüber hinaus ist es denkbar, die Schalteigenschaften der Halbleiterschalter zu berücksichtigen, die bei höheren Frequenzen an Einfluß gewinnen.
Die für die Kommutierung des Stroms zur Verfügung stehende Spannungszeitfläche wird insbesondere von dem Phasenwinkel zwischen dem jeweiligen Einschalten von Brückenzweigen und dem Nulldurchgang der Spannung über dem Schwingkreis oder am Wechselrichtereingang sowie von den Überlappungszeiten, während denen beide Richtungen des Wechselrichters stromführend sind, bestimmt.
Durch die vorgesehene Einstellung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter wird deshalb vorzugsweise vorrangig der Phasenwinkel gezielt variiert. Mit der Variation des Phasenwinkels kann besonders effektiv die Spannungszeitfläche eingestellt werden, die für die Kommutierung des Stroms zwischen den Brückenzweigen des Wechselrichters zur Verfügung steht und deren Größe in direktem Zusammenhang mit den erzeugten, unerwünschten Spannungsspitzen steht.
Alternativ bzw. vorteilhafterweise zusätzlich kann auch die Überlappungszeit durch die Einstellung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter geregelt werden. Die Überlappungszeit wird dabei vorzugsweise an den gewünschten Phasenwinkel gekoppelt. So kann die Überlappungszeit in einer Weise eingestellt werden, daß sie mit dem Phasenwinkel identisch ist, oder aber daß sie einem prozentualen Anteil des Phasenwinkels entspricht. Ebenso kann für die Überlappungszeit aber auch ein fester Abstand zum Nulldurchgang der Spannung am Wechselrichterausgang oder am Wechselrichtereingang eingestellt werden. Mittels einer dieser Anpassungen kann bei optimierter Veränderung des Phasenwinkels eine jeweils ausreichende Überlappungszeit gewährleistet werden.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Erfassung der Spannungsspitzen am Ausgang bzw. am Eingang der Wechselrichterschaltung mittels geeigneter Komparatoren. Diese können beispielsweise nur in einem zeitlich begrenzten Fenster um einen Schaltvorgang herum aktiviert werden.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung hat der erfindungsgemäße Regler integralen Charakter, um neben einer Detektion von Spannungsspitzen auch deren Größe und Dauer erfassen zu können. Hierdurch kann zusätzlich zu einer Information über die Tatsache, daß eine zu große oder zu kleine Spannungszeitfläche zur Verfügung steht, auch eine Information über das Ausmaß der Abweichung von der idealen Fläche erhalten werden. Es kann dabei auch eine Integration über mehreren Kommutierungen hinweg erfolgen, um eine möglichst exakte Aussage über die Abweichung zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Regler können für Parallelschwingkreis-Wechselrichter eingesetzt werden. Entsprechend kann auch der erfindungsgemäße Wechselrichter ein beliebiger Parallelschwingkreis-Wechselrichter sein. Die erfindungsgemäße Anpassung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter ist dabei vorzugsweise in Software implementiert, wozu auch bereits vorhandene Software ergänzt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein schematisches Blockschaltbild eines Reglers gemäß Erfindung,
2 ein Schaltbild einer Wechselrichterbrücke,
3 ein Diagramm, das die Kommutierung des Stroms in einer Wechselrichterbrücke nach 2 darstellt,
4 ein Oszillogramm der Spannung und des Stroms am Wechselrichter-Ausgang bei zu kleinem Phasenwinkel,
5 ein Oszillogramm der Spannung und des Stroms am Wechselrichter-Ausgang bei zu großem Phasenwinkel und
6 ein Oszillogramm der Spannung und des Stroms am Wechselrichter-Ausgang bei optimalem Phasenwinkel.
1 stellt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Reglers dar, der beispielsweise im Rahmen der Kommuntierungsregelung der in 2 gezeigten und zum Stand der Technik bereits beschriebenen Wechselrichterbrücke eingesetzt werden kann. Es handelt sich um einen Regler gemäß der ersten vorgeschlagenen Alternative.
Der Regler weist zunächst einen Verstärker V₁ auf, dem die Wechselrichterausgangsspannung U_WR zugeführt wird. Der Ausgang des Verstärkers V₁ ist über zwei Schalter S₁, S₂ mit zwei Komparatoren K₁, K₂ verbunden. Der Ausgang der Komparatoren K₁, K₂ wird dann über einen Addierer A₁ auf den Eingang eines Integrators I₁ geführt. Der Integrator I₁ ist andererseits mit seinem Ausgang über ein Proportionalglied P₁ mit einem weiteren Addierer A₂ verbunden, der als zweite Eingangsgröße den sich aus einer Vorsteuerung ergebenden Wert für den Phasenwinkel γ_V erhält. Der Ausgang des zweiten Addierers A₂ liefert den neu einzustellenden Phasenwinkel γ.
Des weiteren sind zwei flankengesteuerte Monoflops M₁, M₂ vorgesehen. Dem Eingang beider Monoflops M₁, M₂ wird das Schaltsignal I* für die Ansteuerung der Wechselrichter- Brückendiagonalen zugeführt, wobei das zweite Monoflop M₂ allerdings im Gegensatz zum ersten Monoflop M₁ einen invertierenden Eingang aufweist. Der Ausgang des ersten Monoflops M₁ hat einen steuernden Zugang zu dem ersten der beiden Schalter S₁, und der Ausgang des zweiten Monoflops M₁ hat einen steuernden Zugang zu dem zweiten der beiden Schalter S₂.
Der Regler arbeitet wie folgt:
Die Wechselrichterausgangsspannung U_WR des Wechselrichters aus 2 wird kontinuierlich erfaßt und dem Verstärker V₁ des Reglers zugeführt. In dem Verstärker V₁ wird eine Pegelanpassung durchgeführt. Je nach Schaltzustand der Schalter S₂, S₂ wird die angepaßte Spannung dann höchstens einem der Komparatoren K₁, K₂ zugeführt.
Die Schalter S₁, S₂ werden dabei von den Monoflops M₁, M₂ in Abhängigkeit von dem empfangenen Schaltsignal I* abwechselnd jeweils für eine vorgegebene Zeit geschlossen. Das Monoflop M₁ schaltet den Schalter S₁ nach einer detektierten positiven Flanke, während das Monoflop M₂ den Schalter S₂ nach einer detektierten negativen Flanke des Schaltsignals I* schaltet. Das rechteckförmige Schaltsignal I* gibt dabei die Stromrichtungsvorgabe in dem Parallelschwingkreis-Wechselrichter an, da mit jeder positiven Flanke des Schaltsignals I* die Halbleiterschalter T1, T3 der ersten Brückendiagonalen des Wechselrichters und mit jeder negativen Flanke des Schaltsignals I* die Halbleiterschalter T2, T4 der zweiten Brückendiagonalen des Wechselrichters für den dem Wechselrichter eingeprägten Gleichstrom freigeschaltet werden.
Über das Monoflop M₁ und den Schalter S₁ gesteuert erfaßt der Komparator K₁ für eine vorgegebene Zeit die Wechselrichterausgangsspannung U_WR bei jeder positiven Flanke des Schaltsignals I*. Der Komparator K₁ ist damit dazu bestimmt, jede Kommutierung von der ersten Brückendiagonale auf die zweite Brückendiagonale zu überwachen. Über das Monoflop M₂ und den Schalter S₂ gesteuert erfaßt der Komparator K₂ für eine vorgegebene Zeit die Wechselrichterausgangsspannung U_WR bei jeder negativen Flanke des Schaltsignals I*. Der Komparator K₂ ist damit dazu bestimmt, die Kommutierung von der zweiten Brückendiagonale zurück auf die erste Brückendiagonale zu überwachen.
Für die jeweilige Überwachung sind in den Komparatoren K₁, K₂ Kennlinien in einem x/y-Koordinatensystem gespeichert, die jedem möglichen Spannungswert U_WR als x-Wert einen auszugebenden y-Wert zuordnen.
Die Komparatoren K₁, K₂ erfassen mit Hilfe dieser Kennlinien die auftretende Spannungsspitzen betragsmäßig ab einer bestimmten Höhe und geben als Resultat ab diesem Grenzwert mit steigender Spannung kontinuierlich einen betragsmäßig steigenden y-Wert aus. Liegt die Spannung U_WR unter diesem Grenzwert, so geben die Komparatoren einen y-Wert von Null aus. Die unterschiedlichen Richtungen des Spannungsverlaufs abhängig von der Richtung, in der der Wechselrichter gerade betrieben wird, und somit von der Flanke des Schaltsignals I* werden dadurch berücksichtigt, daß die Kennlinie des eines Komparators K₂ gegenüber der des anderen Komparators K₁ an der y-Achse des Koordinatensystems ”gespiegelte” ist.
In beiden Komparatoren K₁, K₂ erlauben die Kennlinien dabei sowohl eine Erfassung von positiven als auch eine Erfassung von negativen Spannungsspitzen, die auch im jeweiligen Ausgabewert des Komparators an unterschiedlichen Vorzeichen zu unterscheiden sind. Dabei bedeutet in dem einen Komparator K₁ eine erfaßte positive Spannungsspitze eine zu kleine Spannungszeitfläche und eine erfaßte negative Spannungsspitze eine zu große Spannungszeitfläche, während in dem anderen Komparator K₂ genau umgekehrt eine erfaßte positive Spannungsspitze eine zu große Spannungszeitfläche bedeutet und eine erfaßte negative Spannungsspitze eine zu kleine Spannungszeitfläche. Durch die Spiegelung der Kennlinien wird aber erreicht, daß jeweils für zu kleine Spannungszeitflächen, also für Transistoren T1, T3 bzw. T2, T4 gefährdende Spannungsspitzen, positive Werte ausgegeben werden und für zu große Spannungszeitflächen, also für Dioden D1, D3 bzw. D2, D4 gefährdende Spannungsspitzen, negative Werte.
Dem Integrator I₁ wird über den ersten Addierer A₁ die Summe der Ausgangssignale der beiden Komparatoren K₁, K₂ zugeführt, wobei allerdings zu einer Zeit immer nur die Ausgangswerte einer der Komparatoren K₁, K₂ ungleich Null sind. Der Integrator I₁ summiert die durch einen Komparator K₁ bzw. K₂ ausgegebenen y-Werte auf und erzeugt damit für jede Kommutierung einen der Größe der jeweiligen Spannungszeitfläche zuordnenbaren Wert. Die Integration erfolgt immer für die Zeitdauer einer Kommutierung; alternativ kann aber auch eine Integration für eine vorgegebene Anzahl von Kommutierungen erfolgen.
Mit dem Proportionalglied P₁ wird schließlich die Höhe des Einflusses des Reglers auf die Einstellung des Phasenwinkels im Verhältnis zu dem sich aus einer Vorsteuerung ergebenden Wert für den Phasenwinkel γ_V festgelegt. Dadurch, daß jeweils Spannungsspitzen mit beiden Polaritäten erfaßt werden, die sich im Ausgangssignal des Integrators I₁ mit positivem oder negativem Vorzeichen niederschlagen, wird dabei sichergestellt, daß ein optimaler Phasenwinkel zwischen zu großem und zu kleinem Winkel eingestellt werden kann.
Die Vorsteuerung berücksichtigt ausgehend von dem aktuell verwendeten Phasenwinkel die durch fortlaufende Messungen bekannten Größen U, I und ω. Außerdem fließt ein Schätzwert der parasitären Zuleitungsinduktivitäten als Parameter in die Vorsteuerung ein.
Der sich aus der Vorsteuerung ergebende Phasenwinkel γ_V wird von dem zweiten Addierer A₂ mit dem Ausgangswert des Proportionalglieds P₁ zusammengefaßt zu dem neuen, für die Kommutierung einzustellenden Phasenwinkel γ.
Zusätzlich zu der Vorgabe des Phasenwinkels γ erfolgt auch eine hier nicht dargestellte Vorgabe der zu verwendenden Überlappungszeit in einer Weise, daß sie gleich groß ist wie der vorgegebene Phasenwinkel γ.
Die ermittelten Werte für den Phasenwinkel γ und für die Überlappungszeit werden schließlich der Einstellung der Schaltzeiten der Transistoren T1–T4 des Wechselrichters zugrunde gelegt.
Für ein Ausführungsbeispiel der zweiten erfindungsgemäßen Alternative kommt ein ähnlicher Regler wie der in 1 dargestellte Regler in Betracht. In dem Fall können jedoch der zweite Schalter S₂, der zweite Komparator K₂ und der erste Addierer A1 entfallen. Beide Monoflops M₁ und M₂ werden statt dessen ODER-verknüpft zum Schalten des ersten Schalters S₁ eingesetzt.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Wechselrichtereingangsspannung der Wechselrichterbrücke aus 2 erfaßt und dem Verstärker V₁ zugeführt. Da bei der Wechselrichtereingangsspannung eine Spannungsspitze in positiver Richtung immer auf eine Überspannung an einem der Transistoren T1–T4 und eine Spannungsspitze in negativer Richtung immer auf eine Überspannung an einer Reihendiode D1–D4 hinweist, kann die erfaßte Spannung unabhängig von der aktuellen Stromflußrichtung im Wechselrichter mit einem einzigen Komparator K₁ überwacht werden. Die beiden Monoflops M₁, M₂ schließen den Schalter S₁ deshalb bei jedem neuerlichen Freischalten der Transistoren T1, T2 bzw. T3, T4 in einer der Wechselrichterdiagonalen für eine vorgegebene Zeit und führen damit dem Komparator K₁ für diese Zeit das Ausgangssignal des Verstärkers V₁ zu.
Die Auswertung und Verwendung der erfaßten Spannung erfolgt wie zu der ersten Alternative beschrieben.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung von jeweils mit mindestens einer Diode (D1–D4) in Reihe geschalteten, abschaltbaren Halbleiterschaltern (T1–T4) in Brückenzweigen eines Wechselrichters, die zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises (C, L) mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einschalten, das die folgenden Schritte umfaßt: – Erfassen der Spannung (U_WR) am Ausgang des Wechselrichters, – Ermitteln, ob die Spannung (U_WR) in einem zeitlichen Fenster betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, und – Bewirken einer Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4), wenn eine Überschreitung des Grenzwerts ermittelt wurde, entsprechend der Richtung der den Grenzwert überschreitenden Spannung (U_WR) und der zuletzt eingeschalteten Richtung für den Stromfluß durch den Wechselrichter.
Verfahren zur Ansteuerung von jeweils mit mindestens einer Diode (D1–D4) in Reihe geschalteten, abschaltbaren Halbleiterschaltern (T1–T4) in Brückenzweigen eines Wechselrichters, die zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises (C, L) mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einschalten, das die folgenden Schritte umfaßt: – Erfassen der Spannung am Eingang des Wechselrichters, – Ermitteln, ob die Spannung in einem zeitlichen Fenster betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, und – Bewirken einer Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4), wenn eine Überschreitung des Grenzwerts ermittelt wurde, entsprechend der Richtung der den Grenzwert überschreitenden Eingangsspannung.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4) zusätzlich der Effektivwert der Spannung (U_C) über dem Schwingkreis, der dem Wechselrichter zugeführte Gleichstrom, die Frequenz der Spannung am Ausgang oder Eingang der Wechselrichterschaltung sowie die parasitären Induktivitäten (L_P) im Schwingkreis berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einstellung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4) der Phasenwinkel (γ) zwischen dem jeweiligen Einschalten eines Stromflusses durch bestimmte Brückenzweige und dem Nulldurchgang der Spannung (U_C) über dem Schwingkreis (C, L) gezielt geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einstellung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4) zusätzlich die Überlappungszeit eines Stromflusses durch abwechselnd für einen Stromfluß eingeschaltete Brückenzweige gezielt geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungszeit abhängig von dem gezielt geregelten Phasenwinkel (γ) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungszeit identisch mit dem durch die Einstellung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4) gezielt geregelten Phasenwinkel (γ) ist oder jeweils auf einen bestimmten Prozentwert dieses Phasenwinkels oder mit festem Abstand zu dem Spannungs-Nulldurchgang am Wechselrichterausgang oder Wechselrichtereingang eingestellt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Ausgang (U_WR) bzw. Eingang der Wechselrichterschaltung jeweils nur in einem zeitlichen Fenster erfaßt und ausgewertet wird, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst.
Regler zur Regelung der Ansteuerung von in Brückenzweigen eines Wechselrichters angeordneten und mit jeweils einer Diode (D1–D4) in Reihe geschalteten, abschaltbaren Halbleiterschaltern (T1–T4), die zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises (C, L) mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einschalten, umfassend: – eine Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, S₂, K₁, K₂, A₁, I₁), der die Spannung (U_WR) des Wechselrichterausgangs zur Verfügung gestellt wird, zum Ermitteln, ob die Spannung (U_WR) in einem zeitlichen Fenster betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, und – eine Steuereinrichtung (P₁, A₂) zum Bewirken einer Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4), wenn von der Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, S₂, K₁, K₂, A₁, I₁) ein Überschreiten des Grenzwerts ermittelt wurde, entsprechend der Richtung der den Grenzwert überschreitenden Spannung (U_WR) und der zuletzt eingeschalteten Richtung für den Stromfluß durch den Wechselrichter.
Regler nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Spannung (U_WR) des Wechselrichterausgangs, die die erfaßte Spannung (U_WR) der Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, S₂, K₁, K₂, A₁, I₁) zur Verfügung stellt.
Regler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung mindestens einen Komparator (K₁, K₂) umfaßt, zum Ermitteln der einen Grenzwert überschreitenden Spannung (U_WR) für beide Richtungen der Spannung und für jede Einschaltrichtung des Wechselrichters in einem Zeitfenster, das eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, sowie einen Integrator (I₁), zum Aufsummieren der Ausgangssignale des mindestens einen Komparators (K₁, K₂) über einer vorgegebenen Zeit.
Regler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung – einen Verstärker (V₁) zur Pegelanpassung der ihm zugeführten Wechselrichterausgangsspannung (U_WR), – zwei Schalter (S₁, S₂), deren Eingang jeweils mit dem Ausgang des Verstärkers (V₁) verbunden ist, – zwei von einem Schaltsignal (I*) für die Halbleiterschalter (T1–T4) flankengesteuerte Monoflops (M₁, M₂), von denen eines geeignet ist, bei Einschalten der Halbleiterschalter (T₁, T₂) des Wechselrichters für eine erste Stromrichtung den ersten Schalter (S₁) zu schließen, und von denen das zweite geeignet ist, bei Einschalten der Halbleiterschalter (T3, T4) des Wechselrichters für die entgegengesetzte Stromrichtung, den zweiten Schalter (S₂) zu schließen, – jedem Schalter (S₁, S₂) zugeordnet einen Komparator (K₁, K₂), der die zugeführte Spannung (U_WR) ab einer bestimmten betragsmäßigen Höhe erfaßt, wobei die beiden Komparatoren (K₁, K₂) entgegengesetzt richtungsabhängig der Spannungshöhe zugeordnete Werte von unterschiedlichem Vorzeichen ausgeben, und – einen Integrator (I₁), dem die Summe der Ausgangssignale der beiden Komparatoren (K₁, K₂) zugeführt werden, zum Aufsummieren der Ausgangssignale der beiden Komparatoren (K₁, K₂) über eine vorgegebene Zeit umfaßt und die Steuereinrichtung – ein Proportionalitätsglied (P₁), das als Eingangsgröße das Ausgangssignal des Integrators (I₁) erhält und das den Einfluß des Ausgangssignals des Integrators (I₁) auf die Einstellung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4) durch eine Vorgabe für einen einzustellenden Phasenwinkel (γ) festlegt, umfaßt.
Regler zur Regelung der Ansteuerung von in Brückenzweigen eines Wechselrichters angeordneten und mit jeweils einer Diode (D1–D4) in Reihe geschalteten, abschaltbaren Halbleiterschaltern (T1–T4), die zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises (C, L) mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einschalten, umfassend: – eine Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, K₁, I₁), der die Spannung des Wechselrichtereingangs zur Verfügung gestellt wird, zum Ermitteln, ob die Spannung in einem zeitlichen Fenster betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, und – eine Steuereinrichtung (P₁, A₂) zum Bewirken einer Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4), wenn von der Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, K₁, I₁) ein Überschreiten des Grenzwerts ermittelt wurde, entsprechend der Richtung der den Grenzwert überschreitenden Spannung.
Regler nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Spannung des Wechselrichtereingangs, die die erfaßte Spannung der Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, K₁, I₁) zur Verfügung stellt.
Regler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung einen Komparator (K₁) umfaßt zum Ermitteln der einen Grenzwert überschreitenden Spannung für beide Richtungen der Spannung in einem Zeitfenster, das eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, sowie einen Integrator (I₁), zum Aufsummieren der Ausgangssignale des Komparators (K₁) über einer vorgegebenen Zeit.
Regler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung – einen Verstärker (V₁) zur Pegelanpassung der ihm zugeführten Wechselrichtereingangsspannung, – einen Schalter (S₁), dessen Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers (V₁) verbunden ist, – zwei von einem Schaltsignal (I*) für die Halbleiterschalter (T1–T4) flankengesteuerte Monoflops (M₁, M₂), die geeignet sind, jeweils beim erneuten Einschalten von Halbleiterschaltern (T1/T2, T3/T4) des Wechselrichters den Schalter zu schließen, – dem Schalter (S₁) zugeordnet einen Komparator (K₁), der die zugeführte Spannung ab einer bestimmten betragsmäßigen Höhe erfaßt, und – einen Integrator (I₁), dem das Ausgangssignal des Komparators (K₁) zugeführt wird, zum Aufsummieren der Ausgangssignale des Komparators (K₁) über eine vorgegebene Zeit umfaßt und die Steuereinrichtung – ein Proportionalitätsglied (P₁), das als Eingangsgröße das Ausgangssignal des Integrators (I₁) erhält und das den Einfluß des Ausgangssignals des Integrators (I₁) auf die Einstellung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4) durch eine Vorgabe für einen einzustellenden Phasenwinkel (γ) festlegt, umfaßt.
Schwingkreis-Wechselrichter, der Brückenzweige mit jeweils mit einer Diode (D1–D4) in Reihe geschalteten, ausschaltbaren Halbleiterschaltern (T1–T4) aufweist, die geeignet sind, bei entsprechender Ansteuerung die Brückenzweige zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises (L, C) mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einzuschalten, umfassend: – eine Einrichtung zum Erfassen der Spannung (U_WR) am Ausgang der Wechselrichterschaltung, – eine Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, S₂, K₁, K₂, A₁, I₁), der die erfaßte Spannung (U_WR) des Wechselrichterausgangs zur Verfügung gestellt wird, zum Ermitteln, ob die Spannung (U_WR) in einem zeitlichen Fenster betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, und – eine Steuereinrichtung (V₁, A₂) zum Bewirken einer Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4), wenn von der Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, S₂, K₁, K₂, A₁, I₁) ein Überschreiten des Grenzwerts ermittelt wurde, entsprechend der Richtung der den Grenzwert überschreitenden Spannung und der zuletzt eingeschalteten Richtung für den Stromfluß durch den Wechselrichter.
Schwingkreis-Wechselrichter, der Brückenzweige mit jeweils mit einer Diode (D1–D4) in Reihe geschalteten, ausschaltbaren Halbleiterschaltern (T1–T4) aufweist, die geeignet sind, bei entsprechender Ansteuerung die Brückenzweige zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Schwingkreises (L, C) mit Energie einen eingeprägten Stromfluß durch die Brückenzweige abwechselnd einzuschalten, umfassend: – eine Einrichtung zum Erfassen der Spannung am Eingang der Wechselrichterschaltung, – eine Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, K₁, I₁), der die erfaßte Spannung des Wechselrichtereingangs zur Verfügung gestellt wird, zum Ermitteln, ob die Spannung in einem zeitlichen Fenster betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das zeitliche Fenster eine Überlappungszeit, in dem die Brückenzweige gleichzeitig Strom führen, zumindest teilweise umfasst, und – eine Steuereinrichtung (P₁, A₂) zum Bewirken einer Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4), wenn von der Auswerteeinrichtung (V₁, M₁, M₂, S₁, K₁, I₁) ein Überschreiten des Grenzwerts ermittelt wurde, entsprechend der Richtung der den Grenzwert überschreitenden Spannung.
Schwingkreis-Wechselrichter nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung für die Ermittlung, ob die erfaßte Wechselrichterausgangsspannung (U_WR) bzw. Wechselrichtereingangsspannung betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, mindestens einen Komparator (K₁, K₂) aufweist.
Schwingkreis-Wechselrichter nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung für eine Ermittlung, in welchem Ausmaß eine erfaßte Wechselrichterausgangsspannung (U_WR) bzw. Wechselrichtereingangsspannung betragsmäßig einen festgelegten Grenzwert überschreitet, einen Integrator (I₁) aufweist, dem den jeweiligen Spannungswerten oberhalb des Grenzwertes entsprechende Werte zugeführt werden, und daß die Steuereinrichtung (P₁, A₂) geeignet ist, bei dem Bewirken einer Änderung der Schaltzeiten der Halbleiterschalter (T1–T4) auch das von dem Integrator (I₁) ermittelte jeweilige Ausmaß der Überschreitung des Grenzwertes zu berücksichtigen.