DE1281019B - Steuereinrichtung fuer einen fremdgesteuerten elektronischen Wechselrichter - Google Patents

Description

• Steuereinrichtung für einen fremdgesteuerten elektronischen Wechselrichter Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen an eine Speisegleichspannung angeschlossenen, von einem Steueroszillator fremdgesteuerten elektronischen Wechselrichter, bei dem in einer für den Steuerteil und den Leistungsteil des Wechselrichters gemeinsamen Gleichstromzuleitung ein willkürlich betätigbarer Schalter angeordnet ist. Es besteht die Aufgabe, einen derartigen elektronischen Wechselrichter mit einem einzigen mechanischen Schaltvorgang einzuschalten. Es ist bereits vorgeschlagen worden, für die Ingangsetzung eines elektronischen Wechselrichters eine Folgesteuerung vorzunehmen, bei der jedoch mehrere mechanische Schaltvorgänge erforderlich waren. Bei der bereits vorgeschlagenen Folgesteuerung wurde zuerst der Steuerkreis der steuerbaren Ventile an Spannung gelegt und anschließend erfolgte das stufenweise Zuschalten der Belastung. Hierdurch sollten Einschaltschwierigkeiten umgangen werden.
• Bei der eingangs genannten Wechselrichterart wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Einschalten eine durch das Schaltglied auslösbare Folgesteuerung vorgesehen ist, bei der zuerst der Steueroszillator und daran anschließend der Leistungsteil des Wechselrichters an die Speisegleichspannung gelegt ist, daß in der an die gemeinsame Gleichstromzuleitung anschließenden, lediglich zum Leistungsteil des Wechselrichters führenden Gleichstromzuleitung eine von der Folgesteuerung beaufschlagte steuerbare elektrische Ventilanordnung vorgesehen ist und daß in der an die gemeinsame Gleichstromzuleitung anschließenden, lediglich den den Steueroszillator enthaltenden Steuerteil des Wechselrichters mit Strom versorgenden Gleichstromzuleitung ein ungesteuertes Ventil vorgesehen ist.
• Es ist also keine von einer Bedienungsperson stufenweise zu betätigende Einschaltung erforderlich. Eine Ausführung des Erfindungsgegenstandes hat gezeigt, daß keine Einschaltschwierigkeiten mehr bestehen. Außerdem wird ein Schutz gegen eine falsche Polung der Speisegleichspannung erreicht.
• Es ist an sich bekannt, in die Gleichstromzuleitung zu einem Wechselrichter eine steuerbare elektrische Ventilanordnung, nämlich einen Transistor, zu legen. Dieser hat jedoch die Aufgabe, Schwankungen in der Versorgungsspannung auszugleichen.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. F i g. 1 zeigt eine Steuereinrichtung nach der Erfindung und F i g. 2 eine Anordnung zum Anschluß der Steuereinrichtung an höhere Speisegleichspannungen. In F i g. 1. ist ein von einem Steueroszillator 10 fremdgesteuerter elektronischer Wechselrichter dargestellt. Der Wechselrichter erzeugt aus einer an Klemmen 1 und 2 angeschlossenen Gleichspannung eine Wechselspannung, die einem Verbraucher zugeführt wird. Letzterer kann aus Leuchtstofflampen 5 in Verbindung mit zugehörigen Vorschaltgeräten bestehen. Die Vorschaltgeräte enthalten jeweils Drosselspulen 7 und Kondensatoren 8 sowie eine gemeinsame Drosselspule 6 und einen Kondensator 9. Die Drosselspule 6 und der Kondensator 9 können am Wechselrichtergerät angeordnet sein. Mit den Vorschaltgeräten soll in bekannter Weise eine Siebung und eine Strombegrenzung erreicht werden. Bei einer derartigen Belastung eines Wechselrichters werden die Einschaltschwierigkeiten wegen der vorhandenen Resonanzkreise und der Lampenkennlinien noch erhöht.
• Der Leistungsteil des Wechselrichters enthält steuerbare Ventile 3 und 4, einen mit Primärwicklung 12 und Sekundärwicklung 13 versehenen Wechselrichtertransformator 11, einen Kommutierungskondensator 14, Blindstromdioden 15 und 16 sowie eine gleichstromseitige Drosselspule 17. An die Ausgänge des Steueroszillators 10 sind Irnpulstransformatoren 18 und 19 sowie Sperrdioden 20 und 21 angeschlossen. Die Steuereingänge des Leistungsteils des Wechselrichters, darunter die Anschlußklemmen der Steuerelektroden, sind mit 22 bis 25 bezeichnet.
• Von einer Bedienungsperson ist zur Einschaltung des Wechselrichters der mechanische Schalter 26 zu betätigen. Hierdurch wird von der Klemme 1 her über die Gleichstromzuleitung 45, den Schalter 26, eine Gleichstromzuleitung 52, in der ein ungesteuertes Ventil 28 zum Schutz gegen eine falsche Polung angeordnet ist, und eine Gleichstromzuleitung 48 dem Steueroszillator 10 sofort Spannung zugeführt. Der Steuerteil des Wechselrichters enthält neben dern Steueroszillator 10 eine Verzögerungseinrichtung 29. Letztere wird über die Gleichstromzuleitung 52, eine Leitung 49 und die mit der Klemme 2 in Verbindung stehende Gleichstromzuleitung 51 ebenfalls sofort nach dem Schließen des Schalters 26 an die an den Klemmen 1 und 2 liegende Speisegleichspannung des Wechselrichters gelegt. Eine Ausgangsleitung 50 der Verzögerungseinrichtung 29 führt zu einem in der Speiseleitung des Leistungsteils des Wechselrichters liegenden steuerbaren Ventil 27. Aufgabe des steuerbaren Ventils 27 ist es, eine bestimmte Zeit nach der Inbetriebsetzung des Steueroszillators 10 dem Leistungsteil des Wechselrichters Strom zuzuführen, indem Gleichstromzuleitungen 46 und 47 der mit der Klemme 1 in Verbindung stehenden Gleichstromzuleitung verbunden werden. An Stelle eines einzigen steuerbaren Ventils 27 kann eine Ventilanordnung aus mehreren parallel geschalteten steuerbaren Ventilen treten.
• In dem gewählten Ausführungsbeispiel enthält die Verzögerungseinrichtung 29 ein von einem Widerstand 30 und einem Kondensator 31 gebildetes RC-Glied, dessen Aufladung nach Schließen des Schalters 26 nach einer Exponentialfunktion erfolgt. Über einen Widerstand 34 wird ein bistabiler Schalter ausgesteuert, der in diesem Fall durch einen Schmitt-Trigger gebildet ist. Durch die Verwendung eines bistabilen Schalters wird erreicht, daß dem steuerbaren Ventil 27 sprunghaft ein dieses Ventil öffnender Steuerstrom zugeführt wird. Da der bistabile Schalter nach seiner Einschaltung der Steuerelektrode des steuerbaren Ventils 27 ständig Strom zuführt, kann ein kurzzeitiges Absinken des über die Klemmen 1 und 2 fließenden Gleichstromes zu keiner ungewollten Betriebsunterbrechung führen; mit anderen Worten, ein eventuelles Lücken des über die Klemmen 1 und 2 fließenden Gleichstromes ist ohne Bedeutung. Dieses Verhalten wird durch einen kapazitiven Widerstand unterstützt, der an die Gleichstromzuleitungen, d. h. die Gleichstromzuleitungen 47 und 51 des Leistungsteils des Wechselrichters, angeschlossen ist. Der kapazitive Widerstand wird durch einen Kondensator 43 in Verbinduno, mit einem ohmschen Schutzwiderstand 44 gebildet.
• Der bistabile Schalter, d. h. der Schmitt-Trigger der Verzögerungseinrichtung 29, enthält zwei Transistoren 32 und 33 sowie neben dem ohnischen Eingangswiderstand 34 weitere ohmsche Widerstände 35 bis 42. Die Arbeitsweise derartiger bistabiler Schalter ist hinreichend bekannt, so daß hier auf eine eingehende Erläuterung ihrer Wirkungsweise verzichtet; werden kann.
• Ohne die Maßnahmen der Erfindung würde sich bei einer falschen Polung der an die Klemmen 1 und 2 anzuschließenden Speisegleichspannung ein Kurzschlußstrom über die beiden Primärwicklungshälften des Transformators 11 und die Blindstromventile 15 und 16 ergeben können. Werden jedoch die erfindungsgemäßen Ventile 27 und 28 vorgesehen, so kann bei einer falschen Polung der Speisegleichspannung der Wechselrichter nicht in Betrieb genommen werden. Der vorbeschriebene Kurzschlußstrom kommt nicht zum Fließen. Außerdem wird durch eine selbsttätig über das Verzögerungsglied 29 ablaufende Folgesteuerung erreicht, daß der Steueroszillator 10 seinen eingeschwungenen Zustand einnehmen kann, bevor der Leistungsteil des Wechselrichters stromführend wird. Der Wechselrichter gemäß F i g. 2 soll für eine höhere an die Klemmen 1 und 2 anzuschließende Speisegleichspannung vorgesehen sein. In F i g. 2 sind für mit dem Gegenstand der F i g. 1 übereinstimmende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen gewählt. Um eine kleinere Gleichspannung zur Speisung des Steuerteils des Wechselrichters zu erhalten, ist zunächst eine an sich bekannte Spannungsteilerschaltung vorgesehen, die die Zenerdioden 61 bis 63 und einen ohmschen Widerstand 64 enthält. An dieser Spannungsteilerschaltung ist zwischen der Zenerdiode 63 und dem ohmschen Widerstand 64 eine Gleichstromzuleitung 66 angeschlossen, über die die Stromversorgung des Verzögerungsgliedes 29 und des Steueroszillators 10 erfolgt. Zum Schutz gegen eine falsche Polung der an die Klemmen 1 und 2 anzuschließenden Speisegleichspannung ist in dem die Zenerdioden 61 bis 63 enthaltenden Stromkreis ein ungesteuertes Ventil 65 in Form einer Halbleiterdiode vorgesehen. Die Zenerdioden 61 bis 63 und die Halbleiterdiode sind mit einander entgegengesetzter Durchlaßrichtung angeordnet.
• Für die Maßnahmen der Unteransprüche wird nur Schutz in Verbindung mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 begehrt.
• Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Wechselrichter mit steuerbaren Halbleiterventilen. Eine Anwendung der Erfindung für Wechselrichter mit anderen Stromrichterventilen ist jedoch denkbar.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Steuereinrichtung für einen an eine Speisegleichspannung angeschlossenen, von einem Steueroszillator fremdgesteuerten elektronischen Wechselrichter, bei dem in einer für den Steuerteil und den Leistungsteil des Wechselrichters gemeinsamen Gleichstromzuleitung ein willkürlich betätigbarer Schalter angeordnet ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zum Einschalten eine durch den Schalter (26) auslösbare Folgesteuerung vorgesehen ist, bei der zuerst der Steueroszillator (10) und daran anschließend der Leistungsteil (3, 4, 11 ... 17) des Wechselrichters an die Speiseggleichspannung gelegt ist, daß in der an die gemeinsame Gleichstromzuleitung (45) anschließenden, lediglich zum Leistungsteil (3, 4, 11 . . . 17) des Wechsehichters führenden Gleichstromzuleitung (47) ein von der Folgesteuerung beaufschlagtes steuerbares elektrisches Ventil (27) vorgesehen ist und daß in der an die gemeinsame Gleichstromzuleitung (45) anschheßenden, lediglich den den Steueroszillator (10) enthaltenden Steuerteil des Wechselrichters mit Strom versorgenden Gleichstromzuleitung (52) ein ungesteuertes Ventil (28) vorgesehen ist.
2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Folgesteuerung ein an die zwischen dem Schalter (26) und dem steuerbaren Ventil (27) liegende Gleichstromzuleitung (46) angeschlossenes Zeitglied vorgesehen ist und daß das Zeitglied an den Eingang eines das steuerbare Ventil (27) steuernden Kippgliedes angeschlossen ist. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitglied ein RC-Glied (30, 31) und als Kippglied ein »Schmitt-Trigger« (32 ... 42) vorgesehen ist. 4.
3. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer mit Hilfe von Zenerdioden und eines ohmschen Widerstandes gewonnenen Gleichspannung zur Speisung des Steuerteiles, dadurch gekennzeichnet, daß in einem die Zenerdioden (61... 63) enthaltenden Stromkreis ein zusätzliches ungesteuertes Ventil (65) vorgesehen ist, welches mit den Zenerdioden (61 ... 63) in entgegengesetzterDurchlaßrichtung in Reihe geschaltet ist, und daß der Stromkreis an die beiden Gleichstromzuleitungen (46, 66) des Steuerteiles angeschlossen ist (F i g. 2). 5. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Gleichstromzuleitungen (47, 51) des Leistungsteiles (3, 4, 11 ... 17) des Wechselrichters ein kapazitiver Widerstand angeschlossen ist.
4. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1142 411; französische Patentschriften Nr. 1289 400, 1295 758; britische Patentschrift Nr. 908 940; USA.-Patentschrift Nr. 3 009 093; »E u.
5. M«, 1940, H. 37/38, S. 383.