DE1190095C2

DE1190095C2 - Statischer frequenzumformer

Info

Publication number: DE1190095C2
Application number: DENDAT1190095D
Authority: DE
Inventors: Julio Gonzales Bernaldo Quiros; Walter Strohmeier; Werner Ullmann
Original assignee: Agie Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles SA
Priority date: 1961-12-13
Publication date: 1973-04-05
Also published as: US3259827A; CH395303A; FR1345285A; DE1438635A1; DE1190095B; CH402159A; CH397851A; DE1289575B; FR1345286A; US3273041A; GB1006268A; US3246227A; GB1006269A; DE1438633A1; FR1345287A; GB1006267A; SE317740B

Description

Die Erfindung betrifft einen statischen Frequenzumformer mit einer Leistungsgleichrichterstufe und einer Leistungswechselrichterstufe zur Umformung der von der Leistungsgleichrichterstufe erzeugten Gleichspannung in eine Wechselspannung vorgegebener Frequenz, wobei sowohl in der Leistungsgleichrichterstufe als auch in der Leistungswechselrichterstufe gesteuerte Gleichrichter vorgesehen sind, und mit zwei Zündstromkreisen, von denen der erste Zündimpulse für die gesteuerten Gleichrichter in der Leistungsgleichrichterstufe und der zweite Zündstromkreis Zündimpulse für die gesteuerten Gleichrichter in der Leistungswechselrichterstufe abgibt, wobei der der Leistungsgleichrichterstufe zugeordnete erste Zündstromkreis durch eine Steuergröße beaufschlagt wird.

Ein derartiger Umformer ist durch die deutsche Patentschrift 756 091 bekannt. Schutzeinrichtungen für die gittergesteuerten Gleich- und Wechselrichter sind dort nicht vorgesehen.

Bei einer bekannten Schutzeinrichtung für einen Umformer, der als Gleich-oder Wechselrichter arbeilen kann, wird die im Störungsl'all auftretende Proportionalitätsänderung der Eingangs- und Ausgangsströme des Umformers durch Stromvergleich dazu benutzt, daß seine Stromversorgung kurzgeschlossen wird. Der Kurzschluß wird durch eine handbetätigte, pneumatische Vorrichtung aufgehoben (deutsche Patentschrift 959 841)'. Eine andere bekannte Uber-Stromsicherung in einem phasengesteuerten Spannungsregulator unterbricht die Zündimpulse für die gesteuerten Gleichrichter bei Auftreten eines zu großen Verbraucherstromes. Mittels eines handbetätigten Schalters werden die Zündimpulse wieder eingeschaltet (»Controlled Rectifier Manual« der Genera:

Electric Comp., 1. Ausgabe, 1960, S. 157 bis 159* Bei Umrichtergefäßen ist es schon bekannt, be

Wechselrichterbetrieb zu ihrem Schutz die treibend=· Gleichspannung möglichst schnell wegzunehmen während bei Gleichrichterbetrieb eine Schnellabschalming der Gittersteuergeräte vorgesehen ist (»Elektrotechnik und Maschinenbau«, Dezember 1943, S. 636 und 637).

Durch »AEG-Mitteilungen«, 1958, S. 684 und 685, ist ein Stromrichter bekannt, bei dem im Falle von Rückzündungen eine Gitterspannung elektronisch stromabhängig durchgeführt wird. Dabei kann dk Gittersperrung nach kurzer Zeit selbsttätig aufgehober werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, be: einem statischen Frequenzumformer der eingangs genannten Art bei Verwendung von Halbleitergleich richterelementen einen schnell wirkenden Schutz bei ■ inneren Kurzschlüssen in der Leistungswechselrichterstufe sowie verbraucherseitigen Kurzschlüssen und ' Überströmen vorzusehen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Verwendung von Halbleitergleichrichterlementen als gesteuerte Gleichrichter eine elektronische Sicherheitsschaltung vorgesehen ist, welcher eine gleichgerichtete Spannung vom Ausgang der Leistungswechselrichterstufe und eine Gleichspannung von deren Eingang zugeführt werden· und welche ein Widerstandsnetzwerk zum Vergleich der zugeführten Spannungen

45. enthält, über welches der erste Zündstromkreis bei Unterschreiten der Spannung vom Ausgang der Leistungswechselrichterstufe um einen gegebenen Wert gegenüber der Gleichspannung von deren Eingang über eine leitend werdende Diode zur Sperrung seiner Zündimpulse gesteuert wird, wobei in der Sicherheitsschaltung ein Zeitverzögerungsglied zum Aufrechterhalten der Sperrung während eines vorgegebenen Zeitintervalls vorgesehen ist.

Die Zeichnungen stellen im einzelnen dar, in

Fig.'l das Blockschaltbild eines Frequenzumformer,

F i g. 2 die zur Zündung der gesteuerten Gleich- * lichter erforderlichen Zündimpulsfolgen, bezogen auf die eingegebene Steuerspannung, und

Fig. 3 das Linienschaltbild des Frequenzumformers der Fig. 1. , ,

In dem in F i g. 1 als Blockschaltbild gezeigten Frequenzumformer wird die Eingangsleistung durch einen Transformator 10 mit der Primärwicklung 11 eingegeben. Die Primärwicklung 11 kann dabei direkt an das Netz von 220 V/50 Hz angeschlossen sein. Der Transformator besitzt drei Sekundärwicklungen 12, 13 und 14. Die Sekundärwicklung 12 ist

an die Leistungsgleichrichterstufe A angeschlossen, die die eingegebene Wechselspannung gleichrichtet. Die Leistungsgleichrichterstufe/1 enthält vier Trockengleichrichter in Brückenschaltung, wobei zwei dieser Gleichrichter', als gesteuerte Halbleitergleichrichter ausgebildet sind. Die an den Leitungen 15 und 16 erscheinende Gleichspannung gelangt zu der Leistungswechseirichterstufe B, wo die Gleichspannung in eine Wechselspannung vorgegebener Frequenz umgewandelt wird. Die Wechselspannung erscheint an den Ausgangsklemmen 17.

Die Sekundärwicklung 13 des Transformators 10 speist den Zündstromkreise. Dieser Zündstromkreis richtet die Eingangswechselspannung zunächst gleich und erzeugt eine Impulsfolge zur Zündung der beiden gesteuerten Gleichrichter in der Leistungsgleichriehterstufe A. 7mx Zündung der gesteuerten Gleichrichter in der Leistungsgleichrichterstufe Ä gibt der Zündstromkreis C über die Leitungen 19 und 20 eine ununterbrochene Impulsfolge aus. Die Leitung 19 ist über die Widerstände 21 und 22 mit den Zündelektroden der beiden Gleichrichter verbunden.

Die gewünschte Frequenz der an den Klemmen 17 erscheinenden Spannung wird durch eine steuernde Wechselspannung gegeben, die über die Klemmen 23 einem Transformator 24 zugeführt wird. Dieser : Transformator 24 besitzt zwei Sekundärwicklungen^ ,und 27, wobei die Sekundärwicklung 26 mit dem Zündstromkreis C verbunden ist. Der Zündstrom-' kreis C ist dabei so ausgebildet, daß er nur dann Ausgangsimpulse über die Leitungen 19 und 20 abgibt, wenn an den Klemmen 23 ein Eingangssignal erscheint. Fehlt an den Klemmen 23 und somit an der Sekundärwicklung 26 das Signal, gibt der Zündstromkreis C keine Impulse ab, so daß auch an den Leitungen 15 und 16 keine Gleichspannung erscheint. Eine Folge hiervon ist, daß auch dem Netz, an welches die Primärwicklung 11-des Transformators 10 angeschlossen ist, praktisch keine Leistung entnommen wird, wenn an den Klemmen 23 keine steuernde Wechselspannung erscheint.

Die Sekundärwicklung 27 des Transformators 24 ist mit eitlem Zündstromkreis D verbunden, der die Zündimpulse für die beiden gesteuerten ,Gleichrichter in der Leistungswechselrichterstufe B erzeugt. Die Ziindimpulse für einen der beiden gesteuerten Gleichrichter in der Leistungswechselrichterstufe B erscheinen zwischen" den Verbindungsleitungen 30 und 29, die Zündimpuplse für den zweiten gesteuerten Gleichrichter zwischen den Leitungen 31 und 29.

Der Frequenzumformer der Fig. 1 enthält weiterhin eine Sicherheitsschaltufig E. Diese Sicherheitsschaltung ist einerseits mit den beiden Gleichstrom führenden Leitungen 15 und 16 und andererseits mit den Ausgangsklemmen 17 verbunden, DieSicherheitsselialtung E bildet ein Vergleichsglied, welches die Erzeugung von Zündimpulsen in dem Zündstromkreis immer dann für eine vorgegebene Zeit unterbindet, wenn an den Leitungen 15, 16 eine Spannung steht, hingegen keine Spannung am Ausgang 17. Hingegen läßt das Vergleichsglied die Erzeugung von Zündimpulsen zu, wenn am Ausgang 17 eine Spannung erscheint, sowie dann, wenn sowohl an den Leitungen 15,16 als auch am Ausgangl7 keine Spannung auftritt. Durch die Sicherheitsschaltung E wird daher bewirkt, daß die, verschiedenen gesteuerten Gleichrichter nicht durch einen Kurzschluß an den Ausgangsklemmen 17 zerstört werden können.

Wenn während des Betriebes an den Eingangsklemmen 23 eine steuernde Wechselspannung mit in einem großen Bereich beliebiger Frequenz erscheint, wird somit zunächst eine Gleichrichtung in der Gleichrichterstufe A durchgeführt und weiterhin eine Wechselspannung mit der eingegebenen Frequenz erzeugt, die dann an den Klemmen 17 erscheint.
Zur Erläuterung der Aufgabe, welche die Zünd-Stromkreise C und D erfüllen, sei anschließend auf Fig. 2 Bezug genommen. In Fig. 2a sei die den Klemmen 23 übermittelte, steuernde Wechselspannung in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen. Wenn die Spannung 23 zu dem Zündstromkreis C gelangt, wird eine Schwingung freigegeben, so daß eine regelmäßige d. h. ununterbrochene Impulsfolge an den Leitungen 19 und 20 erscheint, wie dies etwa in Fig. 2b gezeigt ist. Die Impulsfblgefrequenz ist durch das Schwingsystem selbst gegeben und weit-

gehend unkritisch. ' . .

Die in F i g. 2 b gezeigte Impulsfolge gelangt nun über die Widerstände 21 und 22 zu den beiden gesteuerten Gleichrichtern der Leistungsgleichrichterstüfe A, wobei es bedeutungslos ist, daß diese Zünd-

impulse während beider Halbwelten aufrechterhalten werden, und zwar deswegen, weil Zündimpulse die gesteuerten Gleichrichter dann nicht beeinflussen können, wenn die Polarität der an der Hauptstrecke anliegenden Spannung der Sperrichtung der Gleichrichter entspricht.' ' . '

Im Zündstromkreis ü werden zwei Impulsfolgen erzeugt, wobei die erste Impulsfolge der Fig. 2c beispielsweise nur in den positiven Halbwellen der steuernden Wechselspannung (Fig. 2a) und die zweite Impulsfolge der Fig. 2d nur während der negativen Halbwellen der steuernden Wechselspannung (F ig. 2a) erscheinen. Die Spannung der Fig. 2c erscheint beispielsweise zwischen den Leitungen 29 und 30 und die steuernde Wechselspannung der Fig. 2d zwischen die Leitungen 29 und 31. Die Impulsfolgefreqüenz der Impulsfolgen der Fig. 2c und 2d ist wiederum unabhängig von der Frequenz der Steuerspannung, muß jedoch über dieser liegen. Vorzugsweise ist diese Impulsfolgefrequenz ein-

stellbar. ,

Die Wirkungsweise und der Aufbau der einzelnen Leistungs- und Steuerkreise soll anschließend an Hand von F i g. 3 mehr im einzelnen erläutert werden, welche ein Schaltbild des Frequenzumformers zeigt. In der Zeichnung sind die Leitungen, die die Leistung übertragen, stark ausgezogen.

Wie bereits an Hand von F i g. 1 ausgeführt, ist der gezeigte Frequenzumformer so beschaffen, daß er an ein Netz von beispielsweise 220 V und 50 Hz angeschlossen werden kann. Zum Anschluß an das Netz ist der Transformator 10 vorgesehen, der neben der Primärwicklung 11 drei Sekundärwicklungen 12, 13 und 14 aufweist. Die Sekundärwicklung 12 ist an die Leistungsgleichrichterstufe A angeschlossen, die die Halbleitergleichrichterelemente 35, 36, 37 und 38 in Brückenschaltung enthält. Die Gleichrichterelemente 35 und 36 können normale Sperrschichtgleichrichter sein, während es sich bei den Gleichrichterelementen 37 und 38 um die erwähnten gesteuerten Gleichrichterelemente mit pnpn-Halbleiterschichten handelt.

Die beiden gesteuerten Gleichrichter 37 und 38, die mit der Leitung 16 verbunden sind, die als ,posi-

tiver Pol einer Gleichspannungsquelle aufgefaßt wer- ' den kann, werden durch den Zündstromkreis C durch die erwähnte Impulsfolge derart gezündet, daß die Gleichrichterbrückenschaltung wie eine normale Brückenschaltung arbeitet. Bleiben die Zündimpulse von dem Zündstromkreis XJ aus, kann keine Gleichspannung mehr erzeugt werden, so daß auch das an die Primärwicklung 11 angeschlossene Netz durch den Umformer nicht mehr belastet wird.

Die beiden nicht gesteuerten Gleichrichterelemente ίο 35 und 36 sind an die Leitung 15 angeschlossen, die den negativen Pol des gleichstromseitigen Ausganges des Gleichrichters darstellt. Zwischen den beiden Polen bzw. den Leitungen 15 und 16 ist in bekannter Weise ein Glättungskondensator 32 vorgesehen.

Die Leitungen 15 und 16 führen die in dem Leistungsgleichrichter A erzeugte Gleichspannung der Leistungswechselrichtef'stufe B zu, in welcher diese Gleichspannung in eine Wechselspannung mit vorgegebener Frequenz umgewandelt wird.

Die Leistungswechselrichterstufe B enthält einen Ausgangstransformator 42, der eine Primärwicklung 43 und eine Sekundärwicklung 44 aufweist. Die Primärwicklung 43 besitzt eine Mittelanzapfung 45, welche die Wicklung 43, in die Wicklungsteile 43 a und 43 δ aufteilt. Die den Pluspol der Gleichspannungsquelle darstellende Leitung 16 ist mit der Mittelanzapfung 45 der Transformatorwicklung 43 verbunden, während die den Minuspol der Leistungsgleichrichterstufe A darstellende Leitung 15 über eine Drosselspule 47 mit einer Leitung 48 verbunden ist, die an die Kathoden von zwei gesteuerten Gleichrichterelementen 50 und 51 angeschlossen ist. Die gesteuerten Gleichrichterelemente 50 und 51 sind im Prinzip gleich ausgebildet wie die gesteuerten Gleichrichterelemente 37 und 38 der Leistungsgleichrichterstufe. Die Anoden der gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 sind mit je einem Endpunkt der Primärwicklung 43 des Ausgangstransformators 42 über die Leitungen 52 bzw. 53 und Dioden 52 α bzw. 53 a verbunden. Schließlich sind die gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 durch je eine Serienschaltung aus einem Widerstand 50 b bzw. 51 b und einer Diode 50 c bzw. 51c überbrückt. Die Anoden dieser Dioden sind dabei über eine Leitung 15 a direkt mit der Leitung 15 verbunden. Zwischen den Leitungen 52 und 53 ist fernerhin eijtj-Kondensator 59 eingeschaltet, der die Kommutierung- bewirkt, wie dies nachfolgend mehr im einzelnen erläutert werden soll.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Wechselrichterstufe sei angenommen, daß zu einem vorgegebenen Zeitpunkt der gesteuerte Gleichrichter 51 gezündet werde, so daß ein Strom in der Richtung des Pfeiles 51' fließen kann. Der Strom fließt dabei von dem positiven Pol des Gleichrichters, d. h. der Leitung 16, über den Transformatorwicklungsteil 43 b, die Diode 53a, die Leitung 53, den.gesteuerten Gleichrichter 51, die Leitung 48, die Drosselspule 47 und. die Leitung 15 zu dem negativen Ausgangspol der Gleichrichterstufe. Der Strom fließt somit in den mit II bezeichneten Stromkreis, wobei zufolge der mit dem Stromanstieg verbundenen Flußänderung in der Sekundärwicklung 44 des Transformators 42 eine Spannung induziert wird. Gleichzeitig wird auch in dem anderen Wicklungsteil der Primärwicklung, d. h. in der Wicklung 43 α eine Spannung induziert, so daß sich an den Enden der Gesamtwicklung 43 eine Spannung mit der Polarität ausbildet, die durch in Klammer gesetzte Zeichen ( f) und (-) angezeigt ist. Entsprechend lädt sich auch der Kondensator 59 auf. Es ist somit zu ersehen, daß an dem zu diesem Zeitpunkt gesperrten gesteuerten Gleichrichter 50 eine Spannung liegt, die der doppelten Ausgangsspannung der Netzgleichrichterschaltung entspricht. Die steuerbaren Gleichrichter 50 und 51 müssen somit derart bemessen sein, daß sie dieser doppelten Spannung standhalten können.

Es sei nun angenommen, daß der Gleichrichter 50 gezündet wird, so daß dessen Widerstand in der Durchlaßrichtung vernachlässigbar klein wird. An dem gesteuerten Gleichrichter 51 liegt somit kurzzeitig die in dem Kondensator 59 gespeicherte Ladung, und zwar in der Sperrichtung, so daß dieses Gleichrichterelement gelöscht wird. Da das gesteuerte Gleichrichterelement 50 gezündet ist, fließt ein Strom in den Stromkreis I, ■ der die Leitung 16, die Primärwicklung 43 a des Ausgangstransformators 42, die Diode 52 α die Leitung 52, den gesteuerten Gleichrichter 50, die Leitung 48, die Drosselspule 47 und die Leitung 15 umfaßt. Es ist ohne weiteres zu ersehen, daß in dieser zweiten Phase der Wechselspannung der Ausgangsseite des Umformers die Polarität an der Wicklung 43 umgekehrt ist. Der Kondensator 59 lädt sich gegenüber der ersten Phase mit entgegengesetzter Polarität auf und speichert somit die Ladung, die erforderlich ist, um nach erneutem Zünden des gesteuerten Gleichrichters 51 den gesteuerten Gleichrichter 50 zum Löschen zu bringen. Der Kern des Transformators 42 wird in dieser Phase in der Gegenrichtung magnetisiert, so daß an der Sekundärwicklung 44 dieses Transformators eine Wechselspannung abgenommen werden kann.

Die Dioden 50 c, 51 c sind vorgesehen, um zu erreichen, daß sich der Kommutierungskondensator nach der Kommutierung schnell entladen und somit auch schnell in der Gegenrichtung aufladen kann. , Die Dioden 52 α und 53 α andererseits bewirken, daß der Kondensator 59 eine möglichst hohe Ladung erhält und nicht durch ein Absinken der Spannung an der Primärwicklung des Transformators 42 während einer Halbweile der Ausgahgsspannung, z. B. zufolge einer starken Belastung am Ausgang, wieder teilweise entladen wird.

Insbesondere beim Leerlauf, d. h. ohne Belastung an der Sekundärseite des Transformators 42, besteht die Gefahr, daß sich die Spannung aufschaukelt. Der Kondensator 59 und die Primärwicklung 43 des Transformators 42 arbeiten dabei als Schwingkreis. Um derartige Spannungsüberhöhungen zu vermeiden, ist parallel zu den beiden Primärwicklungsteilen 43 α und 43 b je ein Widerstand 55 und 56 vorgesehen. Kurz nach der ersten Phase, d. h. wenn die Polarität der Spannung an dem Transformator 42 dem in Klammer gesetzten Vorzeichen entspricht, kann sich der Kondensator 59 über die Widerstände 55 und 56 entladen. Die Widerstände 55 und 56 müssen dabei so bemessen werden, daß die Ladung noch so lange aufrechterhalten bleibt, bis beispielsweise der gesteuerte Gleichrichter 50 gelöscht ist. Die Widerstände dämpfen den Schwingkreis somit, so daß die Spannung sich nicht aufschaukeln kann.

Es sei noch erwähnt, daß der Kondensator 59 selbstverständlich auch an der Sekundärseite 44 des Transformators 42 angeschlossen werden kann, wobei die gleichen Wirkungen erzielt werden.

Nachfolgend sollen nun die ^.ündsirolnkreise C

und D für die gesteuerten Gleichrichterelemente beschrieben werden. Zur Urzeugung der Speisespannung für den Zündstromkreis C ist an die Sekundärwicklung 13 des Eingangstransformators 10 eine Gleichrichterbrückenschaltung 60 angeschlossen, die vier einzelne Gleichrichter umfaßt. Zur GläUung der auf diesem Wege gewonnenen Gleichspannung ist ein Kondensator 64 vorgesehen. Der negative Pol der Gleichspannung wird von der Leitung 65 gebildet und ist mit den beiden verbundenen Kathoden der Leistungsgleichrichter 37 und 38 über die Leitung 20 verbunden.

Der Zündstromkreis C enthält einen sogenannten Doppelbasistransistor 80, von welchem die beiden Basen über Widerstände 81 und 82 mit dem negativen bzw. positiven Pol der Speisespannungsquelle, d. h. mit den Leitungen 65 und 72, verbunden sind. Dieser Doppelbasistransistor — Transistoren dieses Typs sind im Handel erhältlich — hat die Eigenschaft, den Widerstand zwischen einer Basiselektrode und dem Emitter in Abhängigkeit von der Spannung an diesem Emitter sprunghaft zu verändern. Wenn im vorliegenden Beispiel das Potential am Emitter unterhalb eines vorgegebenen kritischen Wertes liegt, ist der Widerstand zwischen Emitter und der einen Basiselektrode hoch. Steigt die Spannung am Emitter z. B. durch die Aufladung eines Kondensators auf diesen kritischen Wert, so wird der Punkt erreicht, bei welchem der Widerstand zwischen der Basiselektrode und dem Emitter sprunghaft kleiner wird. Der Emitter ist im vorliegenden Fall über einen Kondensator 83 mit der Leitung 65 und über einen Widerstand 84 mit der Leitung 72 verbunden. Der Kondensator 83 und der Widerstand 84 stellen somit ein RC-Glied dar. Der Kondensator 83 lädt sich mit der Zeitkonstanten des i?C-Gliedes bis zu der kritischen Spannung auf, worauf am Widerstand 81 infolge der Entladung des Kondensators 83 über den Transistor 80 ein positiver Impuls erscheint. Nachdem durch die Entladung des Kondensators 83 die Spannung unter einen vorgegebenen Wert abgesunken ist, wird der Transistor 80 wieder gesperrt, so daß die Aufladung des Kondensators von neuem beginnt. Das aös den Teilen 80 bis 84 bestehende System arbeitet somit als Oszillator bzw. Impulsgenerator, wobei die Impulsfolgefrequenz eine Funktion der Bemessung des i?C-Gliedes ist.

Im vorliegenden Fall ist die Frequenz erheblich höher als diejenige des Netzes, so daß pro Halbwelle eine größere Anzahl von Impulsen zu den gesteuerten Gleichrichtern 37 und 38 gelangen. Die Gleichrichter werden somit auch während einer Halbwelle neu gezündet, wenn sie aus irgendeinem Grund erloschen sein sollten.

Die an dem Widerstand 81 erscheinenden Impulse werden über die Leitung 19 und über je einen Schutzwiderstand 21 und 22 den Zündelektroden der gesteuerten Gleichrichter 37 und 38 übermittelt. Die beiden gesteuerten Gleichrichter 37 und 38 werden somit immer dann gezündet, wenn sich der Widerstand zwischen der einen Basiselektrode und dem Emitter des Transistors 80 sprunghaft verändert und wenn an den gesteuerten Gleichrichtern eine Spannung in der Durchlaßrichtung liegt. Dies ist immer bei einem der beiden gesteuerten Gleichrichter der Fall.

Parallel zu dem Kondensator 83 liegt ein weiterer jransistor 89, welcher den Kondensator 83 kurzschließt, wenn an seiner Basis keine negative Spannung steht. Zwischen der Basis des Transistors 89 und der Leitung 65 liegt nun die Gleichspannung einer Gleichrichterbrückenschaltung 90, deren Wechselstromseite an die Sekundärwicklung 26 des Transformators 24 angeschlossen ist. Wie bereits ausgeführt, wird der Primärseite dieses Transformators 24 die Steuerwechselspannung zugeführt. Parallel zu der Gleichstromseite der Gleichrichterbrückenschaltung 90 "liegt ein Kondensator 91 und eine Schutzdiode 92.

Die Basiselektrode des Transistors 89 ist weiterhin über einen Widerstand 93 mit der Leitung 72 verbunden, die den positiven Pol des Netzgleichrichters 60 darstellt. Wenn nun an der Sekundärwicklung 26 des Transformators 24 keine Spannung erscheint, wird die Basis des Transistors 89 durch den Widerstand 93 auf positivem Potential gehalten, so daß der Transistor 89 leitend ist und sich der Kondensator 83 nicht aufladen kann. Eine Folge hiervon ist, daß der Transistor 80 gesperrt ist und keine Zündimpulse an die gesteuerten Gleichrichter 37 und 38 abgeben kann. Es entsteht somit keine Gleichspannung zwischen den Leitungen 15 und 16.

Erscheint hingegen ein Signal an den Klemmen 23, lädt sich der Kondensator 91 auf, so daß an der Basis des Transistors 89 ein negatives Potential erscheint, welches den Transistor 89 sperrt. Eine Folge hiervon ist, daß sich der Kondensator 83 aufladen kann und wieder Zündimpulse zu den gesteuerten Gleichrichtern 37 und 38 gelangen. Bleibt die Wechselspannung an den Klemmen 23 aus, entlädt sich der Kondensator 91 über die Schutzdiode 92, so daß der Transistor 89 wieder leitend wird und keine Impulse mehr an dem Transistor 80 bzw. Widerstand 81 erscheinen.

Der Zündstromkreis D dient zur Erzeugung der Steuerimpulse für die gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 in der Wechselrichterstufe B. Zur Erzeugung der Speisegleichspannung für den Zündstromkreis D ist an die Sekundärwicklung 14 des Transformators

t die Gleichrichterbrückenschaltung 61 angeschlossen. Der positive Pol der so gebildeten Gleichspannungsquelle wird durch die Leitung 62, der negative Pol durch die Leitung 63 gebildet. Zur Glättung der Gleichspannung ist ein Glättungskondensator 95 zwischen diese L-eitungen eingesch^¹ A.

Zur Erzeugung der Impulse fur die gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 sind hier zwei einzelne Impulserzeuger vorgesehen, die unter sich gleich aufgebaut sind und im wesentlichen dem Impulserzeuger für die gesteuerten Gleichrichter 37 und 38 entsprechen. Anschließend soll der Impulserzeuger für den gesteuerten Gleichrichter 50 im einzelnen erläutert werden.

Der Impulserzeuger enthält wiederum einen Doppelbasistransistor 100, der über die Widerstände 101 und 102 mit den Leitungen 62 und 63 verbunden ist. Der Emitter ist über den einstellbaren Widerstand 103 und den Kondensator 104 ebenfalls mit diesen Leitungen 62 und 63 verbunden. Die mit dem Widerstand 103 einstellbare Impulsfolgefrequenz wird über die Leitung 30 und einen Schutzwiderstand 106 auf die Steuer- bzw. Zündelektrode des gesteuerten Gleichrichters 50 übertragen.

Die frequenzbestimmenden Elemente 103 und 104 sind so bemessen bzw. eingestellt, daß die Frequenz erheblich größer ist als die Frequenz der Span-

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■lung, die von der Wcchselrichtersiufe B abgegeben mit der Leitung 72 verbunden. Weiterhin liegt zwi-

wird. sehen der Leitung 72 und dem Verbindungspunkt

Parallel zum Kondensator 104 liegt ein Tran- der Widerstände 114 und 119 ein Kondensator 117. sistor 107, der bei Abwesenheit einer negativen Es sind nun drei Betriebszustände möglich. Der Steuerspannung an seiner Basiselektrode einen sehr 5 erste Betriebszustand ist beim Einschalten gegeben, geringen Widerstand darstellt, d. h. das Schwing- d. h. zu dem Zeitpunkt, an welchem weder an der system durch Kurzschluß des Kondensators 104 Leitung 15 bzw. 110 noch an der Leitung 120 eine sperrt. Die Basiselektrode des Transistors 107 Spannung erschein;. In diesem Fall arbeitet der Zündist über einen Widerstand 108 mit der Leitung 62 Stromkreis C" normal, da keinerlei Spannungen auf und über eine Diode 105 mit der Leitung 63 ver- io die Basiselektrode des Transistors 80 einwirken, die bunden. dessen Betriebsweise nachteilig beeinflussen könnten.

Die Basiselektrode ist weiterhin mit einem Ende Die Spannung wird sich entsprechend den Be-

der Sekundärwicklung 27 des Transformators 24 ver- messungen des Kondensators 83 und des Wider-

bunden, dessen Primärseite mit der Steuerspannung Standes 84 wie oben beschrieben einstellen. Beim

gespeist wird, deren Frequenz von dem Umformer 15 zweiten Betriebszustand ist sowohl auf der Leitung

abgegeben werden soll. Das andere Ende der Sekuii- 110 als auch auf der Leitung 120 die normale Be-

därwicklung 27 ist mit der Basiselektrode des ent- triebsspannung. Die Spannung auf der Leitung 120

sprechenden Transistors des zweiten Impulserzeugers ist somit auf einem positiven Potential gehalten, so

verbunden. Dieser Transistor in dem zweiten Impuls- daß ebenfalls kein-Potential zu dem Emitter des

erzeuger ist mit 107' bezeichnet. Hs ist nun ohne 20 Transistors 80 gelangen kann, welches diesen nach-

vveiteres zu ersehen, daß die beiden Transistoren .teilig beeinflussen könnte.

107 und 107' wechselweise gesperrt und offen sind, Ist hingegen gemäß dem dritten Betriebszustand wobei der Wechsel jeweils bei dem Nulldurchgang auf der Leitung 110 eine Spannung und fehlt beider steuernden Wechselspannung erfolgt. Ent- spielsv/eise infolge eines Kurzschlusses die Spansprechend kann jeweils nur ein Impulserzeuger die 25 nung auf der Leitung 120, so ist zufolge des negazuiii Zündet; des angeschlossenen gesteuerten Gleich- tiven Potentials, welches durch die Leitung 15 auf richters erforderliche Impulsfolge abgeben. Während die Leitung 120 übertragen wird, die Diode 116 leider oberen Halbwelle der steuernden Wechsel- tend..und die Basis des Transistors 80 erhält eine spannung gebe beispielsweise der in der Zeichnung negative Vorspannung, so daß das System nicht oben liegende Impulserzeuger eine Impulsfolge ab,' 30 schwingen kann.

so daß der gesteuerte Gleichrichter 50 gezündet wird, Das System bleibt nun so lange gesperrt, bis der

während in der zweiten unteren Halbwelle der unten Kondensator 117, der parallel zu den Widerständen

liegende impulserzeuger eine Impulsfolge an den 115,119 liegt, entladen ist. Falls der Kurzschluß

Gleichrichter 51 zu dessen Zündung abgibt, in glei- oder die kurzzeitige Belastung, die die Störung her-

cher Weise, wie dies an Hand von Fig. 2 c, 2d er- 35 vorgerufen hat, sich in der Zwischenzeit behoben hat,

läutert worden ist. arbeitet das System nach erneutem Anschwingen

Die Sicherheitsschaltung E dient dazu, eine Zer- des Zündstromkreises C ordnungsgemäß weiter. Die

störung der Gleichrichter 50 und 51 zu verhindern, Sicherheitsschaltunsi ist insbesondere deswegen be-

wenn beispielsweise die Ausgangsseite kurzgeschlos- deutungsvoll, weil einer der gesteuerten Gleich-

sen ist oder ein gesteuerter Gleichrichter zufolge 40 richter 50 oder 51 "zufolge spezieller Belastungs-

eincr kapazitiven Belastung nicht wie vorgesehen bedingungen nicht gelöscht worden sein kann, so daß

erloschen ist. Wie bereits ausgeführt, arbeitet die beide gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 gleich-

Sichcrheiisschaltung als Vergleichsglied. Zur Ermitt- zeitig gezündet sind.

lung des Eingangssignals ist die Leitung 110 vorge- Die Bemessungen des Kondensators 117 und der sehen, deren eines Ende mit dem negativen Pol 45 Widerstände 115,119 müssen so getroffen sein, daß der Leistungsgleichrichterstufe A bzw. mit der Lei- der Transistor 80 so lange gesperrt bleibt, bis die tung 15 verbunden ist. Zur Ermittlung des Ausgangs- beiden gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 mit signals sind mit den Leitungen 52 und 53 zwei Di- Sicherheit erloschen sind. Ist dies der Fall, arbeitet öden 111 und 112 verbunden, deren Verbindungs- der Frequenzumformer weiter, wobei sich, die Auspunkt an. die Leitung 120 angeschlossen ist. 50 gangsspannung zufolge der Tatsache, daß die Zün-

Die Leitung 110 ist über zwei Widerstände 114 dung durch Impulsfolgen erfolgt, sofort wieder auf

und 119 mit der Leitung 120 verbunden. Die Lei- den Zustand einstellt, der durch die steuernde Wechtung 120 ist über eine Diode 116 mit dem Emitter selspannung an den Klemmen 23 des Transformators

des Transistors 80 und über einen Widerstand 115 24 gegeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Statischer Frequenzumformer mit einer Leistungsgleichrichterstufe und einer Leistungswechselrichterstufe zur Umformung der von der Leistungsgleichrichterstufe erzeugten Gleichspannung in eine Wechselspannung vorgegebener Frequenz, wobei sowohl in der Leistungsgleichrichterstufe als auch in der Leistungswechselrichterstufe gesteuerte Gleichrichter vorgesehen sind, und mit zwei Zündstromkreisen, von denen der erste Zündimpulse für die gesteuerten Gleichrichter in der Leistungsgleichrichterstufe und der zweite Zündstromkreis Zündimpulse für die gesteuerten Gleichrichter in der Leistungswechselrichterstufe abgibt, wobei der der Leistungsgleichrichterstufe zugeordnete erste Zündstromkreis durch eine Steuergröße beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Halbleitergieichricnterelementen als gesteuerte Gleichrichter (37, 38, 50, 51) eine elektronische Sicherheitsschaltung (E) vorgesehen ist, welcher eine gleichgerichtete Spannung (Leitungen 16,120) vom Ausgang der Leistungswechselrichterstufe (B) und eine Gleichspannung'(Leitungen 15,16) von deren Eingang zugeführt werden und welche ein Widerstandsnetzwerk (114, 115, 119) zum Vergleich der zugeführten Spannungen enthält, über welches der erste Zündstromkreis (C) bei Unterschreiten der Spannung vom Ausgang der Leistungswechselrichterstufe (B) um einen gegebenen Wert gegenüber der Gleichspannung von deren Eingang über eine leitend werdende Diode (116) zur Sperrung seiner Zündimpulse gesteuert wird, wobei in der Sicherheitsschaltung ein Zeitverzögerungsglied (115,117,119) zum Aufrechterhalten der Sperrung während eines vorgegebenen Zeitintervalls vorgesehen ist. ?'·

2. Frequenzumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungszustand der Diode (116) den Impulserzeuger (80-84) des ersten Zündstromkreises (C) unmittelbar steuert.