DE1116803B - Selbsterregter Transistor-Wechselrichter - Google Patents

Description

• Selbsterregter Transistor -Wechselrichter Es ist bereits ein Transistor-Wechselrichter zur Erzeugung von rechteckförinigem Wechselstrom bekanntgeworden, bei dem die Steuerung der als Entladungsstrecken dienenden Transistoren von einem bis in den Bereich der Eisensättigung arbeitenden Transformator bewirkt wird. Diese Schaltung hat je- doch den Nachteil, daß der Transformator, der im Hinblick auf die Leistungsübertragung eine verhältnismäßig große Eisenmasse besitzen muß, durch seine Erregung bis in den Sättigungszustand infolge der Eisenverluste den Wirkungsgrad erheblich verschlechtert. Auch besitzt die bekannte Schaltung den Nachteil, daß die Frequenz des erzeugten Wechselstromes mit rechteckförnügem Verlauf von der Spannung der Stromquelle und der Höhe der Belastung durch den Verbraucher abhängig ist.
• Es wurde bereits vorgeschlagen, die Steuerspannung, mit deren Hilfe ein Transistor bzw. zwei Transistoren in Gegentaktschaltung zur Erzeugung eines Rechteckwechselstromes abwechselnd vom leitenden in den sperrenden Zustand versetzt werden, Über ein besonderes Schaltungsglied mit Zeitkonstante (RC, RL, R-Sättigungsdrossel) zu erzeugen. Jedoch auch diese Schaltung hat den Nachteil, daß die Frequenz des erzeugten Wechselstromes von der Höhe der Eingangsspannung und der Belastung abhängig ist.
• Die Erfindung bezieht sich auf einen selbsterregten Transistor-Wechselrichter zur Erzeugung von Wechselströmen mit rechteckförmigem Verlauf mit einer die Umsteuerung mindestens eines Transistors vom leitenden in den sperrenden Zustand und umgekehrt bewirkenden Sättigungsdrossel.
• Gemäß der Erfindung ist die Sättigungsdrossel mit einem Schwingkreis elektrisch verbunden. Durch diese Schaltung wird der Nachteil der Frequenzabhängigkeit von der Belastung oder von der Eingangsspannung vermieden, da weder die in den frequenzbestimmenden Kreis einbezogene Sättigungsdrossel noch die Induktivität dieses Kreises vom Belastungsstrom, der durch Vormagnetisierung eine Induktivitätsänderung dieser Spulen bewirken würde, durchflossen wird. Außerdem wird jede Rückwirkung der Spannungsimpulsfolge der Sättigungsdrossel zur Umsteuerung der Transistoren auf die Frequenzkonstanz verhindert und ein Phasendrehglied überflüssig, da die vom Schwingkreisstrom durchflossene Sättigungsdrossel gezwungen ist, im Takt der Schwingkreisfrequenz jeweils beim Nulldurchgang des Schwingkreisstromes einen Spannungsimpuls zur Umsteuerung der Transistoren zu liefern.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung benutzt in an sich bekannter Weise zwei Transistoren in Gegentaktschaltung. Zweckmäßig kann die Schaltung der mit der Emitterelektrode geerdeten Transistoren in einer bereits aus Transistor-Wechselrichterschaltungen bekannten Weise so getroffen werden, daß den Transistoren an der Basiselektrode aus einer Rückkopplungswicklung des imKollektorkreisliegenden Transformators eine Steuerspannung zugeführt wird.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltung in der Weise getroffen, daß die beiden mit ihrem einen Ende jeweils mit den Basiselektroden der in Gegentakt geschalteten Transistoren verbundenen Rückkopplungswicklungen mit ihrem anderen Wicklungsende jede an einem Ende der mit ihrer Mittelanzapfung geerdeten Sättigungsdrossel angeschlossen sind und daß die Sättigungsdrossel ihrerseits mit einer Schwingkreisinduktivität und einer Schwingkreiskapazität und einer Erregerwicklung auf den Transformator zu einem Kreis in Reihe geschaltet ist.
• An Hand der Figuren ist die Erfindung beispielsweise erläutert.
• Fig. 1 zeigt die Schaltung eines frequenzkonstanten Transistor-Wechselrichters; Fig. 2 zeigt die Darstellung des zeitlichen Verlaufs von Strömen und Spannungen an den einzelnen Schaltelementen.
• In Fig. 1 erhalten die in bekannter Weise in Gegentakt geschalteten TransistorenH, deren Emitterelektrode e geerdet ist, aus den Rückkopplungswicklungen 1 und Ill des Transformators T eine Steuerspannung. Die Sättigungsdrossel D sorgt dabei für ein rasches, wechselsweises Umsteuern der Transistoren H vom leitenden in den sperrenden Zustand, und umgekehrt, so daß in der im Kollektorkreis der beiden Transistoren liegenden Wicklung V des Transformators T ein rechteckförmiger Wechselstrom fließt. Die Wicklung IV ist mit den Klemmen A und B verbunden, an die der Verbr aucher angeschlossen wird. Die SättigungsdrosselD ist mit einer Mittelanzapfung geerdet und in Reihe mit der Induktivität L und der Kapazität C zu einem Kreis zusammengeschaltet, in den noch die auf dem Transformator T befindliche Erregerwicklung 11 eingefügt ist. An den Klemmen E und F ist die Gleichspannungsquelle angeschlossen. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, in die Zuleitungen zu den Elektroden der Transistoren Stabilisierungswiderstände einzuschalten DieArbeitsweise derSchaltung istfolgendermaßen: Durch den Einschaltvorgang und durch die immer vorhandene Unsymmetrie der Schaltung wird einer der in Gegentakt geschalteten TransistorenH in den stromleitenden, der andere in den sperrenden Zustand versetzt. über die Wicklung 11 wird der Schwingkreis LC zum Schwingen angeregt. In Fig. 2 stellt Ul, die Spannung an der Transformatorwicklung II dar. Unter dem Einfluß dieser Spannung beginnt ein sinusförmiger Wechselstrom JLcD mit der durch den Schwingungskreis LC bestimmten Frequenz die Sättigungsdrossel D zu durchfließen. Der Verlauf der Induktion im Kern der Sättigungsdrossel D ist mit BD bezeichnet. Da bei der Drossel bereits bei kleinen Strömen die Sättigung erreicht ist, verläuft die Kurve der Induktion während eines großen Teiles jeder Halbperiode als Gerade. Es tritt hierbei an der Drossel praktisch kein Spannungsabfall auf. Zur Zeit des Nulldurchganges des Schwingkreisstromes JLCD entsteht an der Drossel jeweils eine durch die Ummagnetisierung hervorgerufene Spannungsspitze, wie die Darstellung des Spannungsverlaufes UD an der Sättigungsdrossel D zeigt. Diese Spannungsspitze überlagert sich der aus der jeweiligen Rückkopplungswicklung 1 bzw. 111 gelieferten Spannung in der Weise, daß der gerade im leitenden Zustand befindliche Transistor in den sperrenden Zustand umgesteuert wird, oder umgekehrt.
• Der Verlauf der an der Basiselektrode b des Transistors liegenden Spannung Ub zeigt, daß durch die von derSättigungsdrossel erzeugtenSpannungsspitzen kurzzeitig die Polarität derBasisspannung umgekehrt wird. ffierdurch wird der Transistor in den anderen Betriebszustand umgesteuert, wobei gleichzeitig die von der Rückkopplungswicklung gelieferte Spannung umgepolt wird und den Transistor in diesem Zustand so länge hält, bis die nächste Spannungsspitze der Sättigungsdrossel eine erneute Umsteuerung bewirkt. In der beschriebenen Gegentaktschaltung befinden sich die beiden Transistoren jeweils in entgegengesetztem Betriebszustand, d. h., wenn der eine Transistor gesperrt ist,_ ist der andere stromleitend, und umgekehrt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE.-1. Selbsterregter Transistor-Wechselrichter zur Erzeugung von Wechselströmen mit rechteckförmiaem Verlauf mit einer die Umsteuerung mindestens eines Transistors vom leitenden in den sperrenden Zustand und umgekehrt bewirkenden Sättigungsdrossel, dadurch gekennzeichne4 daß die Sättigungsdrossel (D) mit einem Schwingkreis (L, Q elektrisch verbunden ist.
2. 2. Transistor-Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Transistoren (H) in an sich bekannter Weise in Gegentakt geschaltet sind. 3. Transistor-Wechselrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den mit der Emitterelektrode (e) geerdeten Transistoren in bekannter Weise an der Basiselektrode (b) aus einer Rükkopplungswicklung (1, 111) des im Kollektorkreis liegenden Transformators (T) eine Steuerspannung zugeführt wird. 4. Transistor-Wechselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (L, C) aus einer besonderen Wicklung (II) des Transformators (T) erregt wird. 5. Transistor-Wechselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden mit ihrem einen Ende jeweils mit den Basiselektroden(b) der in Gegentakt geschalteten Transistoren (H) verbundenen Rückkopplungswicklungen (1, 111) mit ihrem anderen Wicklungsende jede an einem Ende der mit ihrer Mittelanzapfung geerdeten Sättigungsdrossel (D) angeschlossen sind und daß die Sättigungsdrossel (D) ihrerseits mit einer Schwingkreisinduktivität (L) und einer Schwingkreiskapazität (C) und einer Erregerwicklung (II) auf den Transformator (T) zu einem Kreis in Reihe geschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: »Transistortheorie und Transistorschaltungen« in der Zeitschrift »AEü« vom Juli 1953, H. 7, S. 315 bis 39-7, und in der Zeitschrift »AJEE Transactions« vom März 1955, S. 111 bis 121.