DE1074145B - Transformer in inverter arrangements with controllable semiconductors - Google Patents

Transformer in inverter arrangements with controllable semiconductors

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DE1074145B
DE1074145B DENDAT1074145D DE1074145DA DE1074145B DE 1074145 B DE1074145 B DE 1074145B DE NDAT1074145 D DENDAT1074145 D DE NDAT1074145D DE 1074145D A DE1074145D A DE 1074145DA DE 1074145 B DE1074145 B DE 1074145B
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DE
Germany
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windings
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transformer
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Application number
DENDAT1074145D
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German (de)
Inventor
Nürnberg Dipl.-lng. Läszlo Szecsi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Publication date
Publication of DE1074145B publication Critical patent/DE1074145B/en
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/068Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode mounted on a transformer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

In Wechselrichteranordnungen mit steuerbaren Halbleitern sind zur Speisung und Steuerung der Halbleiter Transformatoren angeordnet, die außer den die Laststromkreise speisenden Primär- und Sekundärwicklungen noch die Steuerstromkreise speisende Steuerwicklungen aufweisen.Inverter arrangements with controllable semiconductors are used to supply and control the Semiconductor transformers arranged, which apart from the primary and secondary windings feeding the load circuits nor have control windings feeding the control circuits.

Es besteht hierbei die Forderung nach einer "Verminderung der Schaltverluste in den steuerbaren Halbleitern zwecks besserer Ausnutzung derselben. Dies ist bei den in solchen Anordnungen bisher benutzten Transformatoren nicht erreichbar gewesen,There is a requirement here for a "reduction in switching losses in the controllable Semiconductors for the purpose of better utilization of the same. This is the case with those previously used in such arrangements Transformers could not be reached,

da die hierfür verwendeten Kerne und Wicklungs- because the cores and winding

anordnungen verhältnismäßig große Verluste ergeben. Es ist nun erkannt worden, daß diese Verluste eine über die normale Umgebungstemperatur hinausgehende Erwärmung der Halbleiter zur Folge haben und dadurch eine bessere Ausnutzung der steuerbaren Plalbleiter, z. B. Transistoren, verhindern, da bekanntlich derartige Wechselrichteranordnungen allgemein so ausgesteuert werden, daß der Transformator bis zur Sättigung magnetisiert wird, wobei dann seine Streuinduktivität und seine Streukapazität eine wesentliche Rolle spielen.arrangements result in relatively large losses. It has now been recognized that these losses are a cause the semiconductors to heat up beyond the normal ambient temperature and thereby a better utilization of the controllable terminal block, z. B. transistors, as is well known Such inverter arrangements are generally controlled so that the transformer up to is magnetized to saturation, then its leakage inductance and its leakage capacitance a play an essential role.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, durch Verminderung der Streukapazität und Streuinduktivität des Transformators auf einen vernachlässigbar kleinen Wert eine wesentlich bessere Ausnutzung der Halbleiter zu erzielen.The object of the invention is now to reduce the leakage capacitance and inductance of the Transformer to a negligibly small value a significantly better utilization of the semiconductors to achieve.

Dies gelingt — wie Versuche ergeben haben — gemäß der Erfindung durch die Vereinigung folgender Maßnahmen, nämlich daßThis is achieved - as tests have shown - according to the invention by combining the following measures, namely that

a) auf den in an sich bekannter Weise als Ringkern ausgebildeten Transformatorkern, unmittelbar die Steuerwicklung bzw. -wicklungen aufgebracht sind,a) on the transformer core designed in a manner known per se as a toroidal core, directly the Control winding or windings are applied,

b) daß auf die Steuerwicklung bzw. -wicklungen die Primär- und Sekundärwicklungen (Lastwicklungen) gewickelt sind,b) that on the control winding or windings the primary and secondary windings (load windings) are wrapped

c) daß sämtliche Wicklungen in an sich bekannter Weise gleichmäßig den Umfang bedeckend in gleichem Wicklungssinn um den Ringkern gewickelt sind.c) that all windings in a known manner evenly covering the circumference in are wound around the toroidal core in the same direction of winding.

Es ist zwar an sich bekannt, bei Stromwandlern Ringkerne zu verwenden und die Primär- und Sekundärwicklungen gleichmäßig und in gleichem Wicklungssinn am Umfang des Ringkernes verteilt anzuordnen. Jedoch sind hierbei keine Steuerwicklungen vorhanden. Auch werden solche Transformatoren nicht im Sättigungsgebiet betrieben.It is known per se to use toroidal cores and the primary and secondary windings in current transformers to be distributed evenly and in the same winding direction on the circumference of the toroidal core. However, there are no control windings here. Such transformers are also used not operated in the saturation area.

Zur Verringerung der Leerlaufverluste wird der Ringkern so bemessen, daß sein Innenraum in an sich bekannter Weise praktisch völlig durch die Wicklungen ausgefüllt ist.To reduce the no-load losses, the toroidal core is dimensioned so that its interior space in itself is known way practically completely filled by the windings.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung TransformatorAccording to a further embodiment of the invention, transformer

in Wechselrichter anordnungen
mit steuerbaren Halbleitern
in inverter arrangements
with controllable semiconductors

Anmelder: 'Applicant: '

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Läszlo Szecsi, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden
Dipl.-Ing. Läszlo Szecsi, Nuremberg,
has been named as the inventor

sind zur Kleinhaltung der Streuinduktivität und Streukapazität sowie der Leerlauf Verluste die Lastwicklungen und gegebenenfalls auch die Steuerwicklungen vorteilhaft in einzelne Teilwicklungen unterteilt und die Teilwicklungen in einer in der Zeichnung beispielsweise näher dargestellten Weise auf dem Ringkern aufgebracht und miteinander verbunden.The load windings are used to keep the leakage inductance and leakage capacitance as well as the no-load losses small and, if necessary, the control windings are also advantageously subdivided into individual partial windings and the partial windings in a manner shown in the drawing, for example, in more detail on the Toroidal core applied and interconnected.

Nach Fig. 1 sind um den Ringkern K außer einer Steuerwicklung St acht Teilwicklungen angeordnet. Es ist dabei nur die eine Seite der Wicklungen in schematischer Darstellung gezeigt, die spiegelbildlich auf der anderen Seite des Kernes ergänzt gedacht werden müssen. Demnach sind die vier Sekundärwicklungen H1 bis H4 abwechselnd mit den Primärwicklungen eines ersten und zweiten Primärkreises 111 und H2 sowie I2X und I22 so angeordnet, daß auf die erste Sekundärwicklung 1I1 die erste Primärwicklung Tl1 des ersten Kreises folgt. Im Anschluß daran ist eine zweite Sekundärwicklung H2 vorgesehen, die von der ersten Teilwicklung I2X eines zweiten und von der zweiten Teilwicklung 112 des ersten Primärkreises umgeben ist, auf die anschließend die dritte Sekundärwicklung II3 aufgebracht ist; zwischen dieser und der letzten Sekundärwicklung H4 liegt die zweite Teilwicklung I22 des zweiten Primärkreises. Die Verbindung der einzelnen Teilwicklungen geht aus der Schaltung nach Fig. 2 hervor.According to Fig. 1, eight partial windings are arranged around the toroidal core K in addition to a control winding St. Only one side of the windings is shown in a schematic representation, which must be thought of as a mirror image on the other side of the core. Accordingly, the four secondary windings H 1 to H 4 are arranged alternately with the primary windings of a first and second primary circuit 11 1 and H 2 as well as I2 X and I2 2 so that the first secondary winding 1I 1 is followed by the first primary winding Tl 1 of the first circuit. Subsequently, a second secondary winding H 2 is provided, which is surrounded by the first partial winding I2 X of a second and by the second partial winding 11 2 of the first primary circuit, onto which the third secondary winding II3 is then applied; The second partial winding I2 2 of the second primary circuit is located between this and the last secondary winding H 4. The connection of the individual partial windings can be seen from the circuit according to FIG.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Transformators kann in Verbindung mit einer Verkürzung der Schaltzeiten eine wesentliche Verminde-In the embodiment of the transformer according to the invention, in connection with a shortening the switching times a significant reduction

909 727/221909 727/221

rung der Verlustleistung in den steuerbaren Halbleitern erreicht werden, so daß der Wirkungsgrad der Wechselrichteranordnungen wesentlich besser als bei den bekannten Anordnungen dieser Art ist.tion of the power loss can be achieved in the controllable semiconductors, so that the efficiency of the Inverter arrangements is much better than the known arrangements of this type.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Transformator in Wechselrichteranordnungen mit steuerbaren Halbleitern mit Primär- und Sekundärwicklungen im Laststromkreis und mindestens einer weiteren Wicklung (S teuer wicklung) im Steuerstromkreis der Halbleiter, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale, nämlich1. Transformer in inverter arrangements with controllable semiconductors with primary and secondary windings in the load circuit and at least one further winding (S expensive winding) in the control circuit of the semiconductor, characterized by the combination of the following features, namely a) daß auf den in an sich bekannter Weise als Ringkern ausgebildeten Transformatorkern unmittelbar die Steuerwicklung bzw. -wicklungen aufgebracht sind,a) that on the transformer core designed in a manner known per se as a toroidal core the control winding or windings are applied directly, b) daß auf die Steuerwicklung bzw. -wicklungen die Primär- und Sekundärwicklungen (Lastwicklungen) gewickelt sind,b) that on the control winding or windings the primary and secondary windings (load windings) are wrapped c) daß sämtliche Wicklungen in an sich bekannter Weise gleichmäßig den Umfang bedeckend in gleichem Wicklungssinn um den Ringkern gewickelt sind.c) that all windings in a known manner evenly covering the circumference in are wound around the toroidal core in the same direction of winding. 2. Transformator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung des Ringkernumfanges, daß der Kerninnenraum in an sich bekannter Weise völlig durch die Wicklungen ausgefüllt ist.2. Transformer according to claim 1, characterized by such a dimensioning of the toroidal core circumference that the core interior is completely filled by the windings in a manner known per se. 3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastwicklungen (Primär- und Sekundärwicklung) in Teilwicklungen unterteilt und als solche in der Reihenfolge — beginnend vom Kern — erste Sekundärteilwicklung (H1), erste Primärteilwicklung eines ersten Kreises (H1), zweite Sekundärwicklung (H2), erste Primärwicklung eines zweiten Kreises (12χ), zweite Primärwicklung des ersten Kreises (H2), dritte Sekundärwicklung (H3), zweite Primärwicklung des zweiten Kreises (122) und vierte Sekundärwicklung (H4) übereinander auf dem Ringkern angeordnet und jeweils untereinander in Reihe geschaltet sind.3. Transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the load windings (primary and secondary winding) are divided into partial windings and as such in the order - starting from the core - first secondary partial winding (H 1 ), first primary partial winding of a first circuit (H 1 ), second secondary winding (H 2 ), first primary winding of a second circuit (12 χ ), second primary winding of the first circuit (H 2 ), third secondary winding (H 3 ), second primary winding of the second circuit (12 2 ) and fourth secondary winding (H 4 ) are arranged one above the other on the toroidal core and are connected in series with one another. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 961192, 937 184,
712, 843 271.
Considered publications:
German patent specifications No. 961192, 937 184,
712, 843 271.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 1909727/221 1.601909727/221 1.60
DENDAT1074145D Transformer in inverter arrangements with controllable semiconductors Pending DE1074145B (en)

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DE1074145B true DE1074145B (en) 1960-01-28

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE843271C (en) * 1948-10-02 1952-07-07 Siemens Ag Ring winding made of pressed conductor for support head converter or the like.
DE937184C (en) * 1937-12-16 1955-12-29 Siemens Ag Switching throttle
DE945712C (en) * 1941-05-07 1956-07-12 Siemens Ag Switching throttle
DE961192C (en) * 1950-08-31 1957-04-04 Siemens Ag Ring current transformers, especially small transformers

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