DE1279174B - Transistor-Wechselrichter mit hoher Frequenzkonstanz - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES S/jfflWWl· PATENTAMT Int. CL:

H02m

AUSLEGESCHRIFT

H02p

Deutsche KL: 21 d2 -12/03

Nummer: 1279 174

Aktenzeichen: P 12 79 174.1-32 (K 41626)

Anmeldetag: 7. September 1960

Auslegetag: 3. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor-Wechselrichter zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung hoher Frequenzkonstanz. Die periodische Unterbrechung des Primärgleichstroms erfolgt bei Wechselrichtern der vorliegenden Art durch Schalttransistoren, die, z. B. in Gegentaktschaltung, auf die Primärseite eines Wechselrichter-Ausgangstransformators arbeiten.

Um bei Transistor-Wechselrichtern die Frequenz konstant zu halten, ist es bekannt, die Schalttransistoren mit frequenzkonstantem, aus einer Gleichspannungsquelle gespeistem Oszillator auszusteuern. Zur Verringerung der notwendigen Steuerleistung kann hierbei die Leistungsstufe durch eine Rückkopplung derart entdämpft und somit schwingfähig gemacht werden, daß die Steuerleistung nur noch zur Synchronisierung des Wechselrichters auf die gewünschte Frequenz ausreichend zu bemessen ist. Diese Wechselrichterschaltungen sind jedoch nicht kurzschlußfest, da bei Kurzschluß Überlastung und Zerstörung der Schalttransistoren auftritt. Die zur Aussteuerung der Schalttransistoren erforderliche Leistung ist im Bereich zwischen Leerlauf und Volllastbetrieb des Wechselrichters stark unterschiedlich, so daß der Steuerteil entsprechend der maximal notwendigen Leistung ausgelegt sein muß. Der Schaltungsaufwand ist daher vergleichsweise hoch, und zwar besonders bei niedriger Batteriespannung, wenn im Oszillatorteil infolge der dann erforderlichen hohen Ströme aufwendige Transistorausführungen größerer Leistungen eingesetzt werden müssen.

Ferner ist eine Anlaßschaltung für mit hoher Gleichspannung gespeiste Transistor-Wechselrichter Gegenstand eines älteren Patentes, die mit einem gesonderten Transistor-Steuergerät arbeitet. In dieser vorgeschlagenen Schaltung wird beim Einschalten des Transistor-Wechselrichters dem Gleichstromnetz über einen Kondensator ein Stromstoß entnommen, der das Transistor-Steuergerät zum Anschwingen bringt, wonach auf der Ausgangsseite des Transistor-Wechselrichters eine kleine Wechselspannung entnommen wird, welche über einen Gleichrichter die weitere Speisung des Transistor-Steuergerätes übernimmt. Bei dieser Schaltung wird der Steuerteil zwar vom Ausgang des Wechselrichters bzw. dessen Leistungsstufe gespeist, eine Rückkopplung ist für diese Leistungsstufe aber nicht vorgesehen. Für den Anlauf dieses vorgeschlagenen Wechselrichters ist infolgedessen eine zusätzliche Anwurfschaltung erforderlich.

Endlich ist ein Wechselrichter mit über eine Rückkopplungswicklung des Wechselrichtertransformators Transistor-Wechselrichter mit hoher
Frequenzkonstanz

Anmelder:

Kupfer-Asbest-Co. Gustav Bach, 7100 Heilbronn

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Hans Wagner, 7128 Lauffen

erregten Transistoren Gegenstand eines älteren Patents, wobei eine zusätzliche, im Erregerkreis überlagerte Fremdsteuerung vorgesehen ist. Gemäß diesem Vorschlag soll zur Fremdsteuerung eine Wechselspannung vorgesehen werden, die direkt in den die Rückkopplungswicklung enthaltenden Erregerkreis

ao des Wechselrichters eingespeist wird, wobei die Rückkopplungswicklung zur Selbsterregung sowie die Fremderregungsspannung so bemessen sind, daß der Wechselrichter erst durch die der Selbsterregung überlagerte Fremderregungsspannung voll ausgesteuert wird. Durch diese vorgeschlagene Schaltung soll zwar erreicht werden, daß bei Kurzschluß der Ausgangsspannung die Größe des durch die Fremderregungsspannung allein bestimmten Kurzschlußstromes unterhalb des den Wechselrichter gefährden- den Grenzwertes liegt; vollständige Kurzschlußfestigkeit ist jedoch hiermit tatsächlich nicht erreichbar, da auch im Kurzschlußfall die Transistoren der Leistungsstufe weiterhin von der Frequenzsteuerung ausgesteuert werden.

Grundsätzlich ist also auch hier eine Gefährdung der Transistoren gegeben, und zwar vor allem dann, wenn diese höhere Stromverstärkung aufweisen. Der Grund für diese Nachteile liegt darin, daß, obwohl die Leistungsstufe des Wechselrichters als Rückkopplungsschaltung ausgebildet ist, die Steuerstufe als Fremdsteuerung nicht vom Ausgang der Leistungsstufe, sondern von der Gleichstromquelle gespeist wird.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Wechselrichterschaltung, mit der die Nachteile der vorbekannten Anordnungen überwunden sind. Die Erfindung geht zur Lösung dieser Aufgabe von einem Transistor-Wechselrichter mit hoher Frequenzkonstanz aus, der aus einer in Rückkopplungsschaltung arbeitenden Leistungsstufe mit Ausgangstransformator und einer frequenzbestimmenden Steuerstufe besteht, deren Ausgangsleistung in den Basiskreis der

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Leistungsstufe eingekoppelt ist. Die erfindungsgemäße Lösung kennzeichnet sich dadurch, daß die Stromversorgung der Steuerstufe aus dem Ausgangstransformator erfolgt.

Gegenüber den bekannten Anordnungen zeichnet sich die erfindungsgemäße Schaltung unter anderem dadurch aus, daß der im Leerlauf oder bei geringer Belastung des Wechselrichters auftretende größere Bedarf an Steuer- oder Synchronisierungsleistung durch den Anstieg der Speisespannung weitgehend ausgeglichen wird. Ferner erlaubt die Stromversorgung der Steuerstufe über eine Wicklung des Ausgangstransformators die Wahl einer für die Dimensionierung der Bauteile günstigen Speisespannung. So ist es möglich, für die Vielzahl der vorkommenden Wechselrichterbetriebsspannungen gleiche Steuereinheiten zu verwenden. Bei Überlastung des Wechselrichters oder äußerem Kurzschluß wird bei entsprechender Anordnung der Stromversorgungswicklung die Oszillator-Speisespannung so weit herabgesetzt, ao daß dieser nicht mehr schwingfähig ist. Der erfindungsgemäße Wechselrichter arbeitet dann mit Sättigungsstörung, so daß bei äußerem Kurzschluß oder Überlastung die Schwingfähigkeit des Oszillators nicht mehr gegeben ist.

Gegenüber den erwähnten Schaltungsvorschlägen ist der erfindungsgemäße Wechselrichter weder identisch noch äquivalent, da er auf einer Kombination der verschiedenen, für sich vorgeschlagenen Maßnahmen beruht. Dadurch werden die den einzelnen Vorschlägen anhaftenden Nachteile überwunden.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Schaltungsbeispiels erläutert. Zur besseren Kennzeichnung sind Leistungsstufe I und Steuerstufe II mit einer gestrichelten Linie umgeben. Die Transistoren 1 und 1' arbeiten auf die Primärwicklung 2 des Ausgangstransformators 3 in Gegentaktschaltung. Der Ausgangstransformator 3 ist mit einer Wicklung 4 versehen, aus der die frequenzkonstante Steuerstufe Π nach entsprechender Gleichrichtung über Dioden 5 gespeist wird. Zur Verringerung der notwendigen Steuerleistung ist die Leistungsstufe über die Rückkopplungswicklung 6 gerade so weit entdämpft, daß ein Anschwingen des Wechselrichters bei Vollast mit Sicherheit erfolgt. Im Schaltungsbeispiel liegt die Rückkopplungswicklung 6 in Reihe mit der Sekundärwicklung des Steuertransformators 7.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Transistor-Wechselrichter mit hoher Frequenzkonstanz, bestehend aus einer in Rückkopplungsschaltung arbeitenden Leistungsstufe mit Ausgangstransformator und einer frequenzbestimmenden Steuerstufe, deren Ausgangsleistung in den Basiskreis der Leistungsstufe eingekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Steuerstufe (II) aus dem Ausgangstransformator (3) erfolgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Schweizerische Patentschrift Nr. 335 314;
   »Elektro-Technik«, 1957, Nr. 17, S. 131.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsche Patente Nr. 1090 306,1162 954.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   809 619/217 9.68 © Bundesdruckerei Berlin