DE1198922B - Fremdgesteuerter Wechselrichter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. σ.:

H02m

H02p
Deutsche Kl.: 21 d2 -12/04

Nummer: 1198 922

Aktenzeichen: S 75308 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 16. August 1961

Auslegetag: 19. August 1965

Die Erfindung bezieht sich auf fremdgesteuerte statische Wechselrichter, die, wie Fig. 1 zeigt, aus einem Transformator Tr mit zwei Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung bestehen. Die beiden gleichbemessenen Primärwicklungen, die auch Teile einer mittelangezapften Wicklung sein können, sind über zwei steuerbare Schalter S₁ und S₂ an eine Gleichspannungsquelle G angeschlossen. Eine Last L ist an eine Sekundärwicklung des Transformators Tr angeschlossen.

Die beiden steuerbaren Schalter S₁ und S₂ — vorzugsweise Röhren, Transistoren oder Halbleiterstromtore — werden abwechselnd von einem Steuergerät St geschlossen (durchgesteuert). Das Steuergerät St besteht meist aus einem selbsterregten Wechselrichter üblicher Bauart, der also praktisch genauso aufgebaut ist, wie der in Fig. 1 gezeigte fremdgesteuerte Wechselrichter. Im Unterschied zu diesem sind jedoch auf dem Transformator des selbsterregten Wechselrichters noch zusätzliche Steuerwicklungen angebracht, an die die steuerbaren Schaltstrecken dieses selbsterregten Wechselrichters angeschlossen sind.

Das Steuergerät St in F i g. 1 liefert an den beiden Ausgängen A₁ und A₂ abwechselnd Steuerimpulse der Länge T/2, wenn T die Periodendauer der von dem Wechselrichter gelieferten Ausgangsspannung ist. Auf diese Weise liegt die Spannung U_B jeweils während der Zeit T/2 an einem der beiden Wicklungsteile der Primärwicklung des Transformators Tr. Der Verlauf der Spannung ist in F i g. 2 dargestellt. Nach dem Induktionsgesetz U_B · T/2 = w ■ {Φ₂-Φ^) wird von einer Spule mit der Windungszahl w von einer Zeitspannungsfläche U · t eine genau definierte Flußänderung hervorgerufen. Der Verlauf des Flusses Φ ist abhängig von der Zeit t in F i g. 2 dargestellt. Er verändert sich nach einer Dreieckkurve zwischen den Maximalwerten Φ₁ und Φ₂.

Wird ein solcher Wechselrichter beim Nulldurchgang der Steuerspannung eingeschaltet, dann ändert sich der Fluß im Transformatorkern ausgehend von einem durch die Remanenz des Kernes vorbestimmten Wert ebenfalls um den Betrag Φ_ηαχ = Φ₂-Φ_ν Dadurch ergeben sich — selbst wenn die Remanenz mit nahezu Null angenommen wird — sehr hohe Magnetisierungsströme, da der Maximalfluß dann während der ersten Halbwelle auf mehr als das Doppelte des maximalen, stationären Wertes ansteigt. Hohe, die Schalter gefährdende Magnetisierungsströme lassen sich nur dadurch vermeiden, daß der Kern so überbemessen wird, daß selbst diese hohen Flüsse nicht zur Sättigung des Kernes führen. Eine solche Bemessung ist aber zweifellos ebenso unwirtschaftlich, Fremdgesteuerter Wechselrichter

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Konrad Samberger,
Finsing, Post Neufinsing

ao wie eine Überbemessung der Schaltelemente, insbesondere, wenn es sich um Halbleiterstromtore handelt. Um eine Zerstörung solcher Elemente zu vermeiden, müßten zusätzliche Sicherheitsschaltvorrichtungen vorgesehen werden.

Arbeitet der Wechselrichter mit (Halbleiter-)Stromtoren, dann muß die Sättigung des Transformatorkernes noch aus einem anderen Grunde unbedingt vermieden werden: Bei derartigen Wechselrichtern wird der Löschkondensator von der Transformatorspannung aufgeladen. Diese bricht aber zusammen, sobald der Kern gesättigt ist. Die Kondensatorladung reicht dann nicht aus, um das bisher leitende Stromtor zu löschen, sobald das folgende gezündet hat. Die Speisestromquelle ist dann über die beiden Stromtore kurzgeschlossen, und der Strom wird durch die ohmschen Wicklungs- und Leitungswiderstände begrenzt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Probleme, also Vermeidung überhöhter Einschaltströme, ohne zusätzlichen Aufwand an Schaltelementen und ohne kostspielige Überbemessung zu lösen.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der erste Steuerimpuls des Steuergerätes nach dem Einschalten der Betriebsspannung kürzer ist als die folgenden und seine Länge so bemessen ist, daß der Maximalwert des stationären Tränsformatorflusses gerade erreicht wird.

Die Länge des ersten Impulses des Steuergerätes läßt sich leicht angeben, wenn vorausgesetzt wird, daß die Remanenz des Transformatorkernes nahezu Null ist. Dies ist annähernd immer dann der Fall,

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wenn der Transformatorkern aus gewöhnlichem Dynamoblech besteht. In diesem Falle wird die Dauer des ersten Impulses des Steuergerätes gleich T/4 gewählt, wenn T wiederum die Periodendauer der Ausgangswechselspannung ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird als Steuergerät St für einen Wechselrichter ein selbsterregter Wechselrichter üblicher Bauart verwendet, bei dem also die Steuerstrecken der vorzugsweise elektronischen Schalter (Transistoren) an zusätzliche Rückkopplungswicklungen des Transformators angeschlossen sind. Dieser Transformator trägt außerdem zwei Sekundärwicklungen (oder eine mittelangezapfte Sekundärwicklung), an die die Steuerklemmen der beiden Schaltstrecken S₁ und S_z des fremdgesteuerten Wechselrichters angeschlossen sind. Wenn der Transformator des selbsterregten Wechselrichters im Gegensatz zur üblichen Ausführung mit einem Kern aufgebaut wird, dessen Remanenz ebenfalls nahezu Null ist (Dynamoblech), dann ist die erste Halbwelle der Ausgangsspannung dieses selbsterregten Wechselrichters automatisch nur halb so lang wie die übrigen Halbperioden. Wird also der selbsterregte Wechselrichter z. B. gleichzeitig mit dem gesteuerten Wechselrichter an die speisende Gleichspannungsquelle angeschlossen, dann stellt sich automatisch sofort der stationäre Zustand ein. Alle Bauelemente können also maximal belastet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wechselrichter, bei dem zwei gleiche Primärwicklungen eines Transformators über steuerbare Schaltstrecken an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind und die Schaltstrecken von einem Steuergerät abwechselnd während gleich langer Intervalle durchgesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steuerimpuls des Steuergerätes nach dem Einschalten der Betriebsspannung kürzer ist als die folgenden und seine Länge so bemessen ist, daß der Maximalwert des stationären Transformatorflusses gerade erreicht wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Remanenz des Transformators nahezu Null ist und die Dauer des ersten Steuerimpulses gleich der Hälfte der stationären Dauer einer Halbwelle ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuergerät ein selbsterregter Wechselrichter mit einem Transformator verwendet wird, dessen Kernremanenz ebenfalls nahezu Null ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Wechselrichter und der selbsterregte Wechselrichter gleichzeitig an die speisende Gleichspannungsquelle angeschaltet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 657/165 8.65 © Bundesdruckerei Berlin