DE1136416B - Schutzeinrichtung fuer einen fremdgesteuerten Wechselrichter - Google Patents

Schutzeinrichtung fuer einen fremdgesteuerten Wechselrichter

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Description

DEUTSCHES
PATENTAMT
KL.21d3 2
INTERNATIONALE KL.
H02j; d
L 37623 Vfflb/21d3
ANMELDETAG: 25. NOVEMBER 1960
BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:
13. SEPTEMBER 1962
Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen des Gegenstandes des Hauptpatentes 1114 927. Dort ist vorgeschlagen worden, einen fremdgesteuerten Wechselrichter, enthaltend nichtlineare Verstärkerelemente, wie Transistoren, bei dem ein selbsterregter Wechselrichter zur Fremdsteuerung vorgesehen ist, dadurch zu schützen, daß im Störungsfalle die Fremdsteuerung durch einen steuerbaren Halbleiter, insbesondere die Kollektor-Emitter-Strecke eines Flächentransistors, abgeschaltet wird. Der steuerbare Halbleiter, der im Batteriezweig des selbsterregten Wechselrichters angeordnet ist, muß, um die gesamte Wechselrichteranlage in Betrieb zu nehmen, kurzzeitig unwirksam gemacht werden. Im Hauptpatent 1114927 war für diesen Zweck die Anwendung eines zusätzlichen Drucktaste« vorgeschlagen worden.
Die Erfindung soll zusätzliche mechanische Schaltmittel vermeiden, so daß unmittelbar mit dem Anschalten der speisenden Gleichspannung über kontaktlos arbeitende Schaltmittel der steuerbare Halbleiter mindestens kurzzeitig geöffnet wird.
Dies wird erfindungsgemäß ermöglicht, indem der steuerbare Halbleiter über einen Kondensator und zweckmäßig über mindestens ein diesem nachgeschaltetes Verstärkerelement mit der den Wechselrichter speisenden Gleichspannung gekoppelt ist, derart, daß der steuerbare Halbleiter mit dem Anschalten der Gleichspannung mindestens kurzzeitig geöffnet wird.
Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der Figur, die sich auf eine Wechselrichteranlage zur Speisung von Leuchtstofflampen, wie sie auf Fahrzeugen zur Anwendung kommt, bezieht.
Mit 1 und 2 sind zwei Hauptleitungen bezeichnet, die von der Wechselrichteranlage gespeist werden und so ein Netz, beispielsweise von 220 Volt Wechselspannung, bilden. An die Hauptleitungen 1 und 2 sind Verbraucherkreise 3 bis 7 angeschlossen, die insbesondere Leuchtstofflampen ρ 23 usw. enthalten können. Bei den Abgängen 4 bis 7 ist durch Schalter 14 bis 17 kenntlich gemacht worden, daß diese Abgänge einzeln zu- und abgeschaltet werden können. Dem Verbraucherkreis 3 mit der Leuchtstofflampe ρ 23 sind der Heiztransformator t4, die Vorschaltdrossel d3 und der Kompensationskondensator kl zugeordnet.
Die Energie zur Speisung der Verbraucherkreise wird letztlich aus einer Gleichspannungsquelle bezogen, die an die Eingangsklemmen 20 und 21 angeschlossen ist. Ein den Gleichspannungsquellen parallel liegender Kondensator k 6 dient zur Glättung gegenüber eventuellen Störspannungen. Gegebenenfalls kann ein zusätzliches Ventil in eine Eingangs-Schutzeinrichtung
für einen fremdgesteuerten Wechselrichter
Zusatz zum Patent 1114 927
Anmelder:
Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1
Dipl.-Ing. Friedrich Ludwig, Berlin-Frohnau,
und Dipl.-Ing. Claus Schünemann,
Berlin-Wilmersdorf,
sind als Erfinder genannt worden
leitung eingeschaltet sein, um das Zuschalten der Gleichspannungsquelle in der richtigen Polarität in jedem Falle sicherzustellen. Die Gleichspannung wird dann einem fremdgesteuerten Wechselrichter zugeführt, der die Schalttransistoren ρ 4 und ρ 5 sowie ρ 6 und ρ7 enthält. Der Transformator ti dient der Fremdsteuerung, während an dem Transformator f 2 die gewünschte Wechselspannung entnommen wird.
Jeweils die Transistoren ρ4 und ρS sowie ρ6 und pl arbeiten parallel. Zur Ermöglichung gleicher Steuerbzw. Ausgangsströme der parallel arbeitenden Transistoren sind in den Steuerkreisen die Stromteilerwiderstände r 17 bis r20 vorgesehen. Im Ausgangskreis des Transformators ti sind dann noch insbesondere zur Ermöglichung eines mehr sinusförmigen Stromverlaufs die Siebdrossel dl sowie ein Kondensator k 1 und eine Drosselt2 vorgesehen, um einen Sperrkreis für die dritte Harmonische zu bilden. Ein Heißleiterwiderstand r21, der vielfach als NTC-Widerstand benannt wird, dämpft den Einschaltstrom über die Kompensationskondensatoren wie kl.
Zur Fremdsteuerung ist ein selbsterregter Wechselrichter vorgesehen, der ebenfalls an die an den Klemmen 20 und 21 liegende Gleichspannung angeschlossen ist. Er enthält die Schalttransistoren ρ 1 und ρ 2, die von Rückkopplungswicklungen des Ausgangstransformatorsil gesteuert werden. Die Schaltmittelkombinationen mit den Gleichrichtern ηS bzw. η6, k3 bzw.
kS und rS bzw. r9 dienen zur Überspannungsverminderung an den Transistoren ti und t2. Die Kondensatoren k3 und kS können unterschiedlich bemessen
209 640/15?
sein, um einen schnelleren Anschwingvorgang zu ermöglichen. In den Steuerkreisen der Transistoren ρ 1 und ρ 2 liegen die einstellbaren Widerstände r26 und r27, mit denen eine Symmetrierung der Halbwellen erreicht werden kann. Entsprechendes gilt für den Widerstand r24, dem für den anderen Transistor ein Festwiderstand r 25 zugeordnet ist. Mit den gemeinsam einstellbaren Widerständen r22 und r23 kann die Wechselrichterfrequenz festgelegt werden.
Ein Kurzschlußschutz für den Wechselrichter wird mit Hilfe des im Batteriezweig des selbsterregten Wechselrichters eingeschalteten Transistors ρ 3 erreicht. Zur Steuerung desselben wird die vom Ausgang des fremdgesteuerten Wechselrichters abgenommene Spannung mit dem leistungsschwachen Transformator t3 heruntertransformiert. Gleichzeitig dient ί 3 zur Potentialtrennung. Nach Gleichrichtung in der Trockengleichrichterbrücke η 1 bis η 4 wird die Gleichspannung dem Transistor ρ 9 zugeführt, der durch den nun fließenden Basisstrom in den Zustand »offen« versetzt wird, wodurch der Kollektor von ρ 9 praktisch am positiven Pol 20 der Gleichspannungsquelle liegt. Damit hat auch die über den Widerstand rl6 an den Kollektor von ρ 9 angekoppelte Basis von ρ 10 das gleiche Potential, so daß der vorher offene Transistor ρ 10 gesperrt wird. Hierdurch wird aber der Transistor ρ 3 geöffnet, der wie beim Gegenstand des Hauptpatentes 1114 927 in der positiven Leitung zur Steuerstufe liegt und im Zustand »offen« einen Betrieb des Wechselrichters ermöglicht, während dieser im Störungsfalle gesperrt wird.
Der Störungsfall tritt beim Ausbleiben der Spannung am Transformator 13 ein. Es wird dann der Transistor ρ 9 gesperrt, worauf der Transistor ρ 10 öffnet und damit der Transistor ρ 3 gesperrt wird. Somit ist der Wechselrichter abgeschaltet.
Da der Kurzschlußschutz nur arbeitet, wenn am Wechselrichterausgang eine Spannung besteht, ist ein Einschalten des Wechselrichters zunächst nicht möglich, da der Transistor ρ 3 gesperrt ist. Um nun beim Einschalten in Betrieb zu kommen, ist der Transistor ρ 8 vorgesehen, der durch einen Ladestromstoß auf den Kondensator A4 gesperrt wird, so daß der Transistor ρ9 über den Widerstandr 12 angesteuert und geöffnet wird. Dies hat, wie vorstehend bereits dargelegt, die Sperrung von ρ 10 und das Öffnen von ρ 3 zur Folge. Der Wechselrichter liefert jetzt am Ausgang Spannung und arbeitet, wie schon beschrieben, weiter.
Liefert der Wechselrichter am Ausgang keine rechteckförmige, sondern eine sinusförmige Spannung, so muß hinter die Gleichrichterbrücke «1 bis η 4 ein Kondensator k2 in Verbindung mit dem Widerstand rl3 eingefügt werden. Bei Gleichrichtung von Sinushalbwellen würden sich Nullstellen der Spannung ergeben, die den Kurzschlußschutz zum Ansprechen bringen könnten. Die Zeitkonstante der insbesondere mit dem Kondensator k 2 erfolgenden Siebung muß aber genügend klein sein, etwa in der Größenordnung einer Halbperiode der erzeugten Wechselspannung, damit die Leistungstransistoren der Endstufe bei einem eventuellen Kurzschluß nicht gefährdet werden.
Die Abschaltung des Wechselrichters erfolgt an einer leistungsschwachen Stelle. Daher kann der Kurzschlußschutz aus elektrisch leistungsschwachen und damit geometrisch kleinen Bauteilen erstellt werden.
Zur Figur ist noch nachzutragen, daß es sich bei den Widerständen;15, rll bis rl6 zweckmäßig um ohmsche Widerstände handelt, die entweder als Belastungswiderstände für die Hilfstransistoren oder zur Festlegung der Steuerströme bestimmt sind. Für die Transistoren selbst ist angenommen, daß es sich um p-n-p-Flächentransistoren handelt. Die Erfindung ist jedoch nicht an die Verwendung bestimmter steuerbarer Halbleiter gebunden.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Schutzeinrichtung für einen fremdgesteuerten Wechselrichter, enthaltend nichtlineare Verstärkerelemente, wie Transistoren, bei der ein selbsterregter Wechselrichter zur Fremdsteuerung vorgesehen ist, die im Störungsfalle durch einen steuerbaren Halbleiter, insbesondere die Kollektor-Emitter-Strecke eines Flächentransistors, abgeschaltet wird, der im Batteriezweig des selbsterregten Wechselrichters angeordnet ist, gemäß Hauptpatent 1114 927, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Halbleiter (p3) über einen Kondensator (k4) und zweckmäßig über mindestens ein diesem nachgeschaltetes Verstärkerelement (p 8) mit der den Wechselrichter speisenden Gleichspannung gekoppelt ist, derart, daß der steuerbare Halbleiter (p 3) mit dem Anschalten der Gleichspannung mindestens kurzzeitig geöffnet wird.
2. Schutzeinrichtung für einen fremdgesteuerten Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer von der Ausgangswechselspannung abgeleiteten Gleichspannung gesteuerte Halbleiter (p3) im Steuerkreis mit Siebgliedern (rl3, k 2) beschaltet ist, deren Entladezeitkonstante in der Größenordnung der Halbperiode der erzeugten Wechselspannung liegt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 209 640/155 9.62
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