DE1218054B

DE1218054B - Wechselrichter mit Lasttransformator und Steuertransformator

Info

Publication number: DE1218054B
Application number: DES59955A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Ebbe Rohloff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-09-24
Filing date: 1958-09-24
Publication date: 1966-06-02

Description

Wechselrichter mit Lasttransformator und Steuertransformator Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter mit einem Lasttransformator mit geteilter Primärwicklung, deren Mittelanzapfung an einen Pol einer Gleichspannungsquelle und deren äußere Wicklungsenden über je ein steuerbares Halbleiterschaltelement an den anderen Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, und mit einem Steuertransformator, dessen Sekundärwicklungen jeweils mit der Steuerelektrode eines der Halbleiterschaltelemente und einem Pol der Gleichspannungsquelle verbunden sind.
In einer bekannten Anordnung dieser Art wird die Frequenz der Ausgangsspannung des Wechselrichters durch Änderung der Größe der Gleichspannung gesteuert. Zu diesem Zweck ist ein besonderer Steuertransformator vorgesehen, dessen Primärwicklung an eine Wechselspannung angeschlossen ist, die auch ein Teil der Sekundärspannung des Lasttransformators sein kann.
Für verschiedene Anwendungsbereiche ist eine konstante Frequenz der Ausgangsspannung des Wechselrichters -erforderlich. Die Frequenz kann konstant gehalten werden, wenn die Eingangsgleichspannung konstant bleibt und der Taktgeber auf eine konstante Last arbeitet. Beide Bedingungen sind im allgemeinen nicht erfüllt. Es ist üblich, als Gleichspannungsquelle eine Akkumulatorenbatterie zu verwenden. Deren Klemmenspannung ändert sich jedoch entsprechend ihrem Ladezustand. Die Belastung des Taktgebers ist durch die Leistungsaufnahme des Ausgangstransformators vorgegeben. Die Umschaltzeiten des Wechselrichters sind vom Grad der Sättigung des Lasttransformators abhängig, mit schwankender Belastung kann sich somit auch die Frequenz ändern. Kurze Umschaltzeiten können zwar durch Verwendung von hochwertigem Eisen mit rechteckförmiger Hystereseschleife vermieden werden, derartiges Eisen verteuert jedoch den Transformator erheblich. Die Frequenz kann aber konstant gehalten werden, wenn eine Sättigung des Transformators bei Laststößen verhindert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halbleiterschaltelemente jeweils in Reihe mit einer Primärwicklung des Steuertransformators und einem in Flußrichtung des Gleichstromes gepolten ungesteuerten Ventil mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung des Lasttransformators verbunden sind und daß die Reihenschaltungen an eine konstante Steuergleichspannung angeschlossen sind.
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Wechselrichter in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
Als steuerbare Halbleiterschaltelemente sind im Ausführungsbeispiel Transistoren verwendet. Der Wechselrichter besteht aus einem an konstanter Spannung liegenden Taktgeber und einer Leistungsstufe. Der Taktgeber besteht aus zwei Transistoren Tr. und Tr2, die emitterseitig miteinander verbunden und kollektorseitig an die äußeren Enden einer zweiteiligen Zerhackerwicklung ZW eines Steuertransformators ST angeschlossen sind. Die beiden Zerhackerwicklungen ZW sind über gegeneinandergerichtete Dioden GZ miteinander verbunden und über einen Widerstand R1 an den einen Pol einer Gleichspannungsquelle U und an die Mittelanzapfung der Primärwicklung eines Lasttransformators LT angeschlossen. Der Widerstand R1 dient zur Verminderung des Primärstromes im Steuertransformator ST. Der andere Pol der Gleichspannungsquelle U liegt an den Emittern beider Transistoren.
Der Lasttransformator LT ist mit den Enden seiner Primärwicklung jeweils an eine Zerhackerwicklung ZW und den Kollektor eines Transistors angeschlossen. Ein Ende der Rückkopplungswicklungen R W des Steuertransformators ST ist jeweils mit der Basis eines der Transistoren und das andere Ende mit einem gemeinsamen Basiswiderstand R2 verbunden, der mit seinem anderen Ende an die Emitter der Transistoren gelegt ist. Zur Konstanthaltung der Spannung kann vorzugsweise eine Zenerdiode ZD vorgesehen sein, welche an die Verbindungsleitung der Zerhackerwicklungen ZW und die Emitter beider Transistoren Tr. und Tr2 angeschlossen ist. Die vorgenannte Leistungsstufe wird hierbei durch den Lasttransformator LT gebildet, dessen Sekundärwicklung eine nicht dargestellte Last speist. Der Steuertransformator ST des Taktgebers ist lediglich für die Steuerleistung der beiden Transistoren zu bemessen. Er besteht im wesentlichen aus hochwertigem Eisen, von beispielsweise 5000 Z, und ist besonders streuarm ausgebildet. Der Lasttransformator LT der Leistungsstufe ist nicht mit dem Basiskreis der beiden Transistoren gekoppelt und braucht aus diesem Grunde keine streuarmen Eigenschaften aufzuweisen, so daß er aus normalem Dynamoblech, beispielsweise aus Dynamoblech IV, bestehen kann.
Die Dioden GL sind zur Entkopplung der beiden Transformatoren vorgesehen, da in den letzteren verschieden hohe Spannungen induziert werden. Sobald sich die Induktion im Lasttransformator, beispielsweise im Falle eines Laststoßes, dem Wert der Sättigung nähert, steigt der Kollektorstrom des Transistors und damit die Spannung am Transistor entsprechend an. Da die .Spannung an der Reihenschaltung konstant ist, nimmt die Primärspannung des Steuertransformators und damit der .Steuerstrom des betreffenden Transistors entsprechend ab. Durch die Verringerung der induzierten Spannung wird der Kippvorgang des Taktgebers eingeleitet, so daß der stromführende Transistor gesperrt wird.
Die Schaltungsanordnung bietet auch eine Sicherheit gegen Rückwirkungen eines Kurzschlusses im Sekundärkreis des Lasttransformators auf den Taktgeber. Der Widerstand R1 dient in dem Falle zur Strombegrenzung bei Durchbruch der Zenerdiode.

Claims

Patentansprüche: 1. Wechselrichter mit einem Lasttransformator mit geteilter Primärwicklung, deren Mittelanzapfung an einen Pol einer Gleichspannungsquelle und deren äußere Wicklungsenden über je ein steuerbares Halbleiterschaltelement an den anderen Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, und mit einem Steuertransformator, dessen Sekundärwicklungen jeweils mit der Steuerelektrode eines der Halbleiterschaltelemente und einem Pol der Gleichspannungsquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltelemente (Trl und Tr2) jeweils in Reihe mit einer Primärwicklung (ZW) des Steuertransformators (ST) und einem in Flußrichtung des Gleichstromes gepolten urgesteuerten Ventil (GL) mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung des Lasttransformtors (LT) verbunden sind und daß die Reihenschaltungen an eine konstante Steuergleichspannung angeschlossen sind.
2. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung der Steuergleichspannung eine Zenerdiode (ZD) vorgesehen ist, die in Reihe mit einem ohmschen Widerstand (R1) an die Gleichspannungsquelle (U) angeschlossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 783 384.