DE1438397C

DE1438397C - Static frequency converter

Info

Publication number: DE1438397C
Application number: DE19611438397
Authority: DE
Inventors: Werner Grauert Fritz Locarno Isay Günther Basel Ullmann, (Schweiz)
Original assignee: A G fur industrielle Elektronik AGIE Losone bei Locarno, Losone, Locarno (Schweiz)
Priority date: 1960-10-14
Filing date: 1961-10-09
Publication date: 1973-05-10

Description

mit der Leitung 9 verbunden sind, die als der positive Pol der Gleichrichterstufe aufgefaßt werden kann, können durch einen Steuerkreis A bei jeder Halbwelle derart gezündet werden, daß die Gleichrichterbrückenschaltung wie eine normale Brückenschaltung arbeitet. Bleiben die Zündimpulse von dem Steuerkreis A aus, kann keine Gleichspannung mehr erzeugt werden, so daß auch das an die Primärwicklung 2 angeschlossene Netz durch den Umformer nicht mehr belastet wird. Die Erzeugung der Zündimpulse in dem Steuerkreis A soll später erläutert werden.are connected to the line 9, which can be regarded as the positive pole of the rectifier stage, can be triggered by a control circuit A at each half-wave in such a way that the rectifier bridge circuit works like a normal bridge circuit. If the ignition pulses from the control circuit A fail, no more direct voltage can be generated, so that the network connected to the primary winding 2 is no longer loaded by the converter. The generation of the ignition pulses in the control circuit A will be explained later.

Die beiden nicht steuerbaren Gleichrichterelemente 5 und 6 sind an eine Leitung 10 angeschlossen, die den negativen Pol des gleichstromseitigen Ausganges der Gleichrichterstufe darstellt. Zwischen den beiden Polen bzw. den Leitungen 9 und 10 ist in bekannter Weise ein Glättungskondensator 11 vorgesehen. Die Leitungen 9 und 10 führen den in der Gleichrichterstufe erzeugten Gleichstrom einer Wechselrichterstufe zu, in welcher diese Gleichspannung in eine Wechselspannung mit einstellbarer Frequenz verwandelt wird.The two uncontrollable rectifier elements 5 and 6 are connected to a line 10, which represents the negative pole of the DC-side output of the rectifier stage. Between the two poles or lines 9 and 10, a smoothing capacitor 11 is provided in a known manner. Lines 9 and 10 carry the direct current generated in the rectifier stage Inverter stage, in which this direct voltage is converted into an alternating voltage with an adjustable frequency is transformed.

Die Wechselrichterstufe enthält einen Ausgangstransformator 12, der eine Primärwicklung 13 und eine Sekundär- bzw. Ausgangswicklung 14 aufweist. Die Sekundärwicklung kann direkt mit dem Verbraucher, z. B. mit dem Funkenspalt einer Werkzeugmaschine, verbunden sein. Die Primärwicklung 13 besitzt eine Mittelanzapfung 15, welche die Wicklung 13 in die Wicklungsteile 13 α und 13 b aufteilt. Die den Pluspol der Gleichrichterstufe darstellende Leitung 9 ist mit der Mittelanzapfung 15 der Primärwicklung 13 verbunden, während die den Minuspol der Gleichrichterstufe darstellende Leitung 10 über eine Drossel 17 mit einer Leitung 18 verbunden ist, die an die Kathoden von zwei steuerbaren Gleichrichterelementen 20 und 21 angeschlossen ist. Die steuerbaren Gleichrichterelemente 20 und 21 sind im Prinzip gleich ausgebildet wie die steuerbaren Gleichrichterelemente 7 und 8 der Gleichrichterstufe. Die Anoden der steuerbaren Gleichrichterelemente 20 und 21 sind mit je einem Endpunkt der Primärwicklung 13 des Ausgangstransformators 12 über die Leitungen 22 bzw. 23 verbunden. Zwischen den Leitungen 22 und 23 ist fernerhin ein Kondensator 29 eingeschaltet, der die Kommutierung bewirkt, wie dies nachfolgend erläutert werden soll.The inverter stage contains an output transformer 12 which has a primary winding 13 and a secondary or output winding 14. The secondary winding can be directly connected to the consumer, e.g. B. be connected to the spark gap of a machine tool. The primary winding 13 has a center tap 15 which divides the winding 13 into the winding parts 13 α and 13 b . The line 9 representing the positive pole of the rectifier stage is connected to the center tap 15 of the primary winding 13, while the line 10 representing the negative pole of the rectifier stage is connected via a choke 17 to a line 18 which is connected to the cathodes of two controllable rectifier elements 20 and 21 is. The controllable rectifier elements 20 and 21 are designed in the same way as the controllable rectifier elements 7 and 8 of the rectifier stage. The anodes of the controllable rectifier elements 20 and 21 are each connected to an end point of the primary winding 13 of the output transformer 12 via the lines 22 and 23, respectively. Furthermore, a capacitor 29 is connected between the lines 22 and 23, which causes the commutation, as will be explained below.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Wechselrichterstufe sei angenommen, daß zu einem vorgegebenen Zeitpunkt das steuerbare Gleichrichterelement 21 gezündet werde, so daß ein Strom in der Richtung des Pfeiles 21' fließen kann. Der Strom fließt dabei von dem positiven Pol der Gleichrichterstufe, d. h. der Leitung 9, über den Transformatorwicklungsteil 13 b, die Leitung 23, das steuerbare Gleichrichterelement 21, die Leitung 18, die Drossel 17 und die Leitung 10 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 14 des Transformators eine Spannung induziert wird. Gleichzeitig wird auch in dem anderen Wicklungsteil der Primärwicklung, d. h. in der Wicklung 13 a, eine Spannung induziert, so daß sich an den Enden der Gesamtwicklung 13 eine Spannung mit der Polarität ausbildet, die durch in Klammer gesetzte Zeichen (+) und (—) angezeigt ist. Entsprechend lädt sich auch der Kondensator 29 auf. Es ist somit zu ersehen, daß an dem zu diesem Zeitpunkt gesperrten steuerbaren Gleichrichterelement 21 in der Sperrichtung eine Spannung liegt, die der doppelten Ausgangsspannung der Gleichrichterstufe entspricht. Die steuerbaren Gleichrichterelemente 20 und 21 müssen somit derart dimensioniert sein, daß sie dieser doppelten Spannung widerstehen können.To explain the mode of operation of the inverter stage, it is assumed that the controllable rectifier element 21 is ignited at a predetermined point in time, so that a current can flow in the direction of the arrow 21 '. The current flows from the positive pole of the rectifier stage, ie the line 9, via the transformer winding part 13b, the line 23, the controllable rectifier element 21, the line 18, the choke 17 and the line 10 to the negative output pole of the rectifier stage. The current thus flows into the circuit labeled II , a voltage being induced in the secondary winding 14 of the transformer as a result of the change in flux associated with the increase in current. At the same time, a voltage is also induced in the other winding part of the primary winding, that is to say in winding 13a, so that a voltage with the polarity is formed at the ends of the overall winding 13, indicated by the signs (+) and (-) in brackets. is displayed. The capacitor 29 is also charged accordingly. It can thus be seen that the controllable rectifier element 21, which is blocked at this point in time, has a voltage in the blocking direction which corresponds to twice the output voltage of the rectifier stage. The controllable rectifier elements 20 and 21 must therefore be dimensioned in such a way that they can withstand this double voltage.

Es sei nun angenommen, daß das Gleichrichterelement 20 gezündet wird, so daß dessen Widerstand in der Durchlaßrichtung vernachlässigbar klein wird. An dem steuerbaren Gleichrichterelement 21 liegt somit kurzzeitig die in dem Kondensator 29 gespeicherte Spannung, und zwar in der Sperrichtung, so daß dieses Gleichrichterelement gelöscht wird. Da nun das steuerbare Gleichrichterelement 20 gezündet ist, fließt ein Strom in den Stromkreis /, der die Leitung 9, die Primärwicklung 13 a des Ausgangstransformators 12, die Leitung 22, das steuerbare Gleichrichterelement 20, die Leitung 18, die Drossel 17 und die Leitung 10 umfaßt. Es ist ohne weiteres zu ersehen, daß in dieser zweiten Phase der Wechselspannung der Ausgangsseite des Umformers die Polarität an der Wicklung 13 umgekehrt ist. Der Kondensator 29 lädt sich gegenüber der ersten Phase in entgegengesetzter Richtung auf und speichert somit die Ladung, die erforderlich ist, um nach erneutem Zünden des steuerbaren Gleichrichterelements 21 das steuerbare Gleichrichterelement 20 zum Löschen zu bringen. Der Kern des Transformators 12 wird in dieser Phase in der Gegenrichtung magnetisiert, so daß an der Sekundärwicklung 14 dieses Transformators eine Wechselspannung abgenommen werden kann.It is now assumed that the rectifier element 20 is ignited, so that its resistance in the forward direction becomes negligibly small. The voltage stored in the capacitor 29 is therefore briefly applied to the controllable rectifier element 21, specifically in the reverse direction, so that this rectifier element is deleted. Since the controllable rectifier element 20 is now ignited, a current flows into the circuit /, which the line 9, the primary winding 13 a of the output transformer 12, the line 22, the controllable rectifier element 20, the line 18, the choke 17 and the line 10 includes. It can be readily seen that in this second phase of the alternating voltage on the output side of the converter, the polarity at the winding 13 is reversed. The capacitor 29 charges in the opposite direction to the first phase and thus stores the charge that is required to cause the controllable rectifier element 20 to be extinguished after the controllable rectifier element 21 is re-ignited. The core of the transformer 12 is magnetized in the opposite direction in this phase, so that an alternating voltage can be drawn from the secondary winding 14 of this transformer.

Zwischen der Leitung 10 und den Leitungen 22 und 23 ist je ein weiteres Gleichrichterelement 25 und 26 vorgesehen. Diese Gleichrichterelemente erfüllen die folgende Aufgabe:A further rectifier element 25 is located between the line 10 and the lines 22 and 23 and 26 provided. These rectifier elements fulfill the following task:

Insbesondere beim Leerlauf, d. h. ohne Belastung an der Sekundärseite des Transformators 12 besteht ohne die beiden Gleichrichterelemente 25 und 26 die Gefahr, daß sich die Spannung aufschaukelt. Der Kondensator 29 und die Primärwicklung 13 des Transformators 12 arbeiten dabei als Schwingkreis. Die Gefahr des Aufschaukeins ist insbesondere dann gegeben, wenn die Frequenz der Zündung der beiden steuerbaren Gleichrichterelemente 20 und 21 mit der Eigenfrequenz dieses Schwingsystems zusammenfällt. Um derartige Spannungsüberhöhungen zu vermeiden, sind nun die Gleichrichterelemente 25 und 26 vorgesehen. Kurz nach der ersten Phase, d. h. wenn die Polarität der Spannung an dem Transformator den in Klammer gesetzten Vorzeichen entspricht, kann sich der Kondensator 29 über die Drossel 17 und das Gleichrichterelement 25 entladen. Die Drossel 17 muß dabei so bemessen sein, daß die Entladung wenigstens soviel Zeit in Anspruch nimmt, wie erforderlich ist, um das steuerbare Gleichrichterelement 20 zum Löschen zu bringen. Durch die Anordnung der Drossel 17 und der beiden Gleichrichterelemente 25 und 26 wird somit erreicht, daß der Kondensator die jeweils erforderliche Sperrspannung zum Sperren der steuerbaren Gleichrichterelemente liefert, ohne gleichzeitig ein magnetisches Feld über die Wicklung 13 in dem Ausgangstransformator 12 aufzubauen. Die Gleichrichterelemente 25 und 26 stellen somit für das aus dem Kondensator 29Especially when idling, i. H. there is no load on the secondary side of the transformer 12 without the two rectifier elements 25 and 26 there is a risk that the voltage will build up. the Capacitor 29 and primary winding 13 of transformer 12 work as a resonant circuit. The danger of looking up is given in particular when the frequency of the ignition of the two controllable rectifier elements 20 and 21 coincides with the natural frequency of this oscillation system. In order to avoid such excessive voltage increases, the rectifier elements 25 are now and 26 provided. Shortly after the first phase, i. H. when the polarity of the voltage on the transformer corresponds to the signs in brackets, the capacitor 29 can be connected via the choke 17 and the rectifier element 25 is discharged. The throttle 17 must be dimensioned so that the discharge takes at least as much time as is required to complete the controllable rectifier element 20 to delete. Due to the arrangement of the throttle 17 and the two rectifier elements 25 and 26 is thus achieved that the capacitor has the required reverse voltage to lock the controllable rectifier elements without simultaneously providing a magnetic Build up field across the winding 13 in the output transformer 12. The rectifier elements 25 and 26 thus represent the output from the capacitor 29

und Transformatorwicklung 13 bestehende Schwingsystem eine Dämpfung dar.and transformer winding 13 existing oscillation system represents a damping.

Versuche haben tatsächlich gezeigt, daß die Ausgangsspannung an der Sekundärwicklung 14 des Transformators 12 auch im Leerlauf nur eine geringe Spannungsüberhöhung zeigt.Tests have actually shown that the output voltage across the secondary winding 14 of the Transformer 12 shows only a slight voltage increase even when idling.

Es sei noch erwähnt, daß der Kondensator 29 selbstverständlich auch an die Sekundärwicklung 14 des Transformators 12 angeschlossen werden kann, wobei die gleichen Wirkungen erzielt werden.It should also be mentioned that the capacitor 29 is of course also connected to the secondary winding 14 of the transformer 12 can be connected with the same effects.

Nachfolgend sollen nun die zur Zündung der verschiedenen steuerbaren Gleichrichterelemente erforderlichen Steuerkreise beschrieben werden. Zur Erzeugung der Speisespannung für die Steuerkreise ist an die Sekundärwicklung 4 des Eingangstransformators 1 eine Doppelweg-Gleichrichterschaltung vorgesehen, die die Gleichrichterelemente 30,31,32 und 33 umfaßt. Zur Glättung der auf diesem Wege gewonnenen Gleichspannung ist ein Elektrolyt-Kondensator 34 vorgesehen. Der negative Pol der auf diesem Wege gewonnenen Gleichspannung wird von der Leitung 35 gebildet und ist mit den gemeinsamen Kathoden der Wechselrichterstufe, d. h. mit der Leitung 18, über eine Verbindungsleitung 36 verbunden. The following are those required for igniting the various controllable rectifier elements Control circuits are described. To generate the supply voltage for the control circuits a full-wave rectifier circuit is provided on the secondary winding 4 of the input transformer 1, which the rectifier elements 30,31,32 and 33 comprises. To smooth the gained in this way DC voltage, an electrolytic capacitor 34 is provided. The negative pole of the on This way obtained DC voltage is formed by the line 35 and is common with the Cathodes of the inverter stage, d. H. connected to the line 18 via a connecting line 36.

Der positive Pol des allgemein mit 40 bezeichneten Steuerspannungsgleichrichters ist mit einem Schalter 38 verbunden, welcher über die Leitungen 42 bzw. 43 mit den Steuerkreisen verbunden ist. Es sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß mit dem Schalter 38 das gesamte Gerät ein- bzw. ausgeschaltet werden kann, da, wie ohne weiteres ersichtlich ist, eine Leistungsaufnahme bzw. -abgabe des Frequenzformers nicht auftreten kann, wenn die steuerbaren Gleichrichterelemente 7 und 8 bzw. 20 und 21 nicht mehr gezündet werden. Eine Voraussetzung für die Zündung ist jedoch, daß die Steuerkreise mit Spannung versorgt werden. Der Schalter 38 muß nicht unbedingt als mechanischer Schalter ausgebildet sein, vielmehr kann dieser auch mit an sich bekannten Vorrichtungen durch eine Impulsfolge oder durch irgendwelche Parameter der Funkenerosion betätigt bzw. gesteuert werden. Zur Steuerung der steuerbaren Gleichrichterelemente 7 und 8 ist der Steuerkreis A vorgesehen, während zur Steuerung der steuerbaren Gleichrichterelemente 20 und 21 die Steuerkreise B und C vorgesehen sind.The positive pole of the control voltage rectifier, generally designated 40, is connected to a switch 38 which is connected to the control circuits via lines 42 and 43, respectively. It should already be pointed out at this point that the entire device can be switched on or off with the switch 38, since, as is readily apparent, the frequency shaper cannot consume or output power when the controllable rectifier elements 7 and 8 or 20 and 21 are no longer ignited. However, a prerequisite for ignition is that the control circuits are supplied with voltage. The switch 38 does not necessarily have to be designed as a mechanical switch, rather it can also be actuated or controlled with devices known per se by a pulse sequence or by any parameters of the spark erosion. Control circuit A is provided to control the controllable rectifier elements 7 and 8 , while control circuits B and C are provided to control the controllable rectifier elements 20 and 21.

Der Steuerkreis A enthält einen sogenannten Doppelbasistransistor 50, von welchem die beiden Basen über Widerstände 51 und 52 mit dem negativen bzw. positiven Pol der Speisespannungsquelle, d. h. mit den Leitungen 35 und 42, verbunden sind. Dieser Doppelbasistransistor (Transistoren dieses Typs sind im Handel erhältlich) hat die Eigenschaft, den Widerstand zwischen den beiden Basiselektroden in Abhängigkeit von der Spannung im Kollektor sprunghaft zu verändern. Wenn im vorliegenden Beispiel das Potential am Emitter unterhalb eines vorgegebenen kritischen Wertes liegt, ist der Widerstand zwischen den beiden Basiselektroden hoch. Erreicht die Spannung am Emitter während der Aufladung des Kondensators 53 diese kritische Spannung, so wird der Punkt erreicht, bei welchem der Widerstand zwischen den Basiselektroden sprunghaft kleiner wird. Der Emitter ist über einen Kondensator 53 mit der Leitung 35 und über einen einstellbaren Widerstand 54 mit der Leitung 42 verbunden. Der Kondensator 53 und der Widerstand 54 stellen somit ein /?C-System dar, so daß der aus den Elementen 50 bis 54 bestehende Steuerkreis als Impulsgenerator bzw. Oszillator arbeitet. Die Spannung an dem Emitter verändert sich zufolge der Aufladung des Kondensators 53 über den Widerstand 54, bis der Umschlagpunkt des Transistors 50 erreicht ist. Mit der Abgabe des Impulses an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 51 und der einen Basiselektrode wird auch der Kondensator 53 über den Emitter 50 α entladen. Nach der Abgabe des Impulses beginnt sich auf dem Kondensator 53 wiederum eine Ladung anzusammeln. Es ist zu ersehen, daß die Frequenz der abgegebenen Impulsfolge mit dem einstellbaren Widerstand 54 eingestellt werden kann.The control circuit A contains a so-called double base transistor 50, of which the two bases are connected via resistors 51 and 52 to the negative and positive pole of the supply voltage source, that is to say to the lines 35 and 42. This double base transistor (transistors of this type are commercially available) has the property of changing the resistance between the two base electrodes abruptly as a function of the voltage in the collector. If, in the present example, the potential at the emitter is below a predetermined critical value, the resistance between the two base electrodes is high. If the voltage at the emitter reaches this critical voltage during the charging of the capacitor 53, the point is reached at which the resistance between the base electrodes becomes abruptly smaller. The emitter is connected to line 35 via a capacitor 53 and to line 42 via an adjustable resistor 54. The capacitor 53 and the resistor 54 thus represent a /? C system, so that the control circuit consisting of the elements 50 to 54 operates as a pulse generator or oscillator. The voltage at the emitter changes as a result of the charging of the capacitor 53 via the resistor 54 until the transition point of the transistor 50 is reached. With the delivery of the pulse to the connection point between the resistor 51 and the one base electrode, the capacitor 53 is also discharged via the emitter 50 α . After the pulse has been emitted, a charge begins to accumulate again on the capacitor 53. It can be seen that the frequency of the emitted pulse train can be adjusted with the adjustable resistor 54.

Die Impulse werden über eine Leitung 55 und über je einen Schutzwiderstand 56 und 57 den Zündelektroden der steuerbaren Gleichrichterelemente 7 und 8 übermittelt. Die beiden steuerbaren Gleichrichterelemente 7 und 8 werden somit immer dann gezündet, wenn sich der Widerstand zwischen den beiden Basiselektroden des Transistors 50 sprunghaft verändert und wenn an den steuerbaren Gleichrichterelementen eine Spannung in der Durchlaßrichtung liegt. Dies ist, wie noch zu zeigen sein wird, bei der Ausgabe eines Impulses immer bei einem der beiden steuerbaren Gleichrichterelemente der Fall.The pulses are transmitted via a line 55 and a protective resistor 56 and 57 to the ignition electrodes the controllable rectifier elements 7 and 8 transmitted. The two controllable rectifier elements 7 and 8 are therefore always ignited when the resistance between the two base electrodes of transistor 50 increases by leaps and bounds changed and if a voltage in the forward direction at the controllable rectifier elements located. As will be shown later, when a pulse is output, this is always with one of the two controllable rectifier elements the case.

Parallel zu dem Kondensator 53 liegt ein weiterer Transistor 59, welcher in der Lage ist, diesen Kondensator 53 bei Bedarf kurzzuschließen, wenn keine Zündimpulserzeugung erwünscht ist. An die Sekundärwicklung 3 des Transformators 1 sind weiterhin zwei Gleichrichterelemente 60 und 61 in Gegenrichtung angeschaltet, wobei jedes Gleichrichterelement mit einem Widerstand 62 bzw. 63 überbrückt ist. Der Mittelpunkt 64 der durch die Elemente 60 bis 63 gebildeten Schaltung ist über ein Schutzgleichrichterelement 65 mit der Basiselektrode des Transistors 59 und über ein weiteres Gleichrichterelement 66 mit der Leitung 35 verbunden. Das Gleichrichterelement 66 dient dazu, die an dem Punkt 64 erscheinende Spannung in Beziehung zu dem Kollektor 59 α des Transistors 59 zu setzen. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, ist der Kollektor 59 α ebenfalls mit der Leitung 35 verbunden. Wenn nun zufolge des Durchlaufes der Wechselspannung der Sekundärwicklung 3 durch den Nullpunkt an den steuerbaren Gleichrichterelementen 7 und 8 sich eine Spannung auszubilden beginnt, erscheint auch an dem Punkt 64 eine Spannung, da die Gleichrichterelemente 60 und 61 in gleicher Richtung geschaltet sind wie die steuerbaren Gleichrichterelemente 7 und 8. Die Spannung an der Basiselektrode 59 b beginnt somit ebenfalls anzusteigen, so daß der Widerstand zwischen der Emitter-Elektrode 59 c und der Kollektor-Elektrode 59 a ebenfalls ansteigt. Der Nebenschluß zu dem Kondensator 53 wird somit aufgehoben, so daß sich dieser über den Widerstand 54 aufladen kann und somit einen Impuls über die Leitung 55 auslösen kann. Eine Folge hiervon ist, daß entweder das steuerbare Gleichrichterelement 7 oder das steuerbare Gleichrichterelement 8 gezündet wird, was im einzelnen von der Phasenlage der Wechselspannung abhängt.In parallel with the capacitor 53 there is another transistor 59 which is able to short-circuit this capacitor 53 if necessary if no ignition pulse generation is desired. Two rectifier elements 60 and 61 are also connected in the opposite direction to the secondary winding 3 of the transformer 1, each rectifier element being bridged with a resistor 62 and 63, respectively. The center point 64 of the circuit formed by the elements 60 to 63 is connected to the base electrode of the transistor 59 via a protective rectifier element 65 and to the line 35 via a further rectifier element 66. The rectifier element 66 serves to set the voltage appearing at the point 64 in relation to the collector 59 α of the transistor 59. As can be seen from the drawing, the collector 59 α is also connected to the line 35. If, as a result of the passage of the alternating voltage of the secondary winding 3 through the zero point at the controllable rectifier elements 7 and 8, a voltage begins to develop, a voltage also appears at the point 64, since the rectifier elements 60 and 61 are connected in the same direction as the controllable rectifier elements 7 and 8. The voltage at the base electrode 59 b thus also begins to increase, so that the resistance between the emitter electrode 59 c and the collector electrode 59 a also increases. The shunt to the capacitor 53 is thus canceled so that it can be charged via the resistor 54 and thus trigger a pulse via the line 55. One consequence of this is that either the controllable rectifier element 7 or the controllable rectifier element 8 is ignited, which in detail depends on the phase position of the alternating voltage.

Es ist anzustreben, daß die steuerbaren Gleichrichterelemente 7 und 8 möglichst bald nach Durchlaufen des Nullpunktes der Wechselspannung gezündet werden. Dies kann ohne weiteres dadurch erreicht werden, daß die Frequenz des aus den EIe-It is desirable that the controllable rectifier elements 7 and 8 as soon as possible after passing through the zero point of the alternating voltage can be ignited. This can be done easily can be achieved that the frequency of the

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menten 50 bis 54 bestehenden Systems Vergleichs- Wenn der Schalter 38 geschlossen wird, übermit-50 to 54 existing system comparison- If switch 38 is closed, transmit-

weise hoch angesetzt wird, beispielsweise auf eine telt zunächst der Steuerkreis einen Zündimpuls überis set high, for example, the control circuit first transmits an ignition pulse

Frequenz über 1000 Hz. den Widerstand 76 an das steuerbare Gleichrichter-Frequency over 1000 Hz. The resistor 76 to the controllable rectifier

Der Steuerkreis A ist somit in der Lage, den element 21.The control circuit A is thus able to control the element 21.

steuerbaren Gleichrichterelementen 7 und 8 immer 5 Der Steuerkreis B gibt deswegen den ersten Zünddann einen Impuls zu übermitteln, wenn die Phasen- impuls ab, weil, wie ausgeführt, der Steuerkreis C lage der Eingangswechselspannung dies erfordert, so lange gesperrt ist, wie das Gleichrichterelement 21 d. h. bei jeweils positiver Anode der steuerbaren nicht gezündet ist. Durch den Zündimpuls des Gleichrichterelemente der Gleichrichterstufe. Wenn Steuerkreises B wird das Gleichrichterelement 21 der Schalter 38 geöffnet ist, unterbleibt eine Zün- ₁₀ gezündet, so daß ein Strom in dem mit // bezeichnedung der steuerbaren Gleichrichterelemente 7 und 8, ten Teilkreis fließt. Eine Folge hiervon ist, daß die so daß dem Netz keine Leistung entzogen wird. Spannung an der Leitung 100 absinkt, der Tranwenn man von der Leistung absieht, die der Steuer- sistor 97 gesperrt wird und der Kondensator 94 sich Spannungsgleichrichter 40 benötigt. auflädt. Das RC-Glied, bestehend aus dem Konden-Controllable rectifier elements 7 and 8 always 5 The control circuit B therefore sends the first ignition to transmit a pulse when the phase pulse is from, because, as stated, the control circuit C position of the AC input voltage requires this to be blocked as long as the rectifier element 21 that is, when the anode is positive, the controllable one is not ignited. By the ignition pulse of the rectifier element of the rectifier stage. When control circuit B , the rectifier element 21 of the switch 38 is opened, no ignition _{10 is} ignited, so that a current flows in the sub-circuit with the // designation of the controllable rectifier elements 7 and 8. One consequence of this is that no power is drawn from the network. The voltage on the line 100 drops, which, if one disregards the power, the control transistor 97 is blocked and the capacitor 94 requires a voltage rectifier 40. charges. The RC element, consisting of the condenser

Der Steuerkreis B dient zur Zündung des Steuer- 15 sator 94 und dem Widerstand 93, ist so eingestellt, baren Gleichrichterelements 21 der Wechselrichter- daß der Doppelbasistransistor 90 nach Ablauf beistufe. Dieser Steuerkreis B enthält einen Doppel- spielsweise einer Halbwelle der gewünschten Ausbasistransistor 70, der gleich ausgebildet sein kann, gangsfrequenz leitend wird und das Gleichrichterwie der Doppelbasistransistor 50. Der Doppelbasis- element 20 zündet und das Gleichrichterelement 21 transistor 70 ist mittels der Widerstände 71 und 72, 20 löscht. Anschließend wird der Doppelbasistransistor dem einstellbaren Widerstand 73 und dem Konden- 70 des Steuerkreises B zufolge der längeren Zeitsator 74 in gleicher Weise geschaltet wie der Tran- konstante des /?C-Gliedes 73, 74 nach Ablauf einer sistor 50 und dient auch in gleicher Weise zur Erzeu- weiteren Halbwelle leitend und zündet erneut das gung von Impulsfolgen, wobei die Frequenz wieder- steuerbare Gleichrichterelement 21. Hierdurch wird um einstellbar ist. Der Steuerkreis B ist über den 25 das steuerbare Gleichrichterelement 20 gelöscht und Schutzwiderstand 76 mit der Zündelektrode des der Steuerkreis C entsperrt, da die positive Spansteuerbaren Gleichrichterelements 21 verbunden. nung an der Leitung 23 verschwindet, was den Dieses Gleichrichterelement wird somit in Abhängig- Transistor 97 in den nicht leitenden Zustand überkeit von der mit dem Widerstand 73 eingestellten führt, so daß sich der Kondensator 94 aufladen Pulsfolgefrequenz gezündet. Der Widerstand 73 ist 30 kann. Nach einer weiteren Halbwelle der abzusomit entscheidend für die Frequenz der über gebenden Wechselspannung zündet zufolge der entden Transformator 12 abgegebenen Wechselspan- sprechenden Dimensionierung der Elemente 93,94 nung. der Steuerkreis C wiederum das steuerbare Gleich-The control circuit B is used to ignite the controller 94 and the resistor 93, is set so that the rectifier element 21 of the inverter - that the double base transistor 90 after completion. This control circuit B contains a double, for example a half-wave, of the desired Ausbasistransistor 70, which can be the same, the output frequency is conductive and the rectifier as the double base transistor 50. The double base element 20 ignites and the rectifier element 21 transistor 70 is by means of resistors 71 and 72 , 20 clears. Subsequently, the double base transistor is switched to the adjustable resistor 73 and the capacitor 70 of the control circuit B due to the longer timer 74 in the same way as the tran constant of the /? C element 73, 74 after a transistor 50 has elapsed and also serves in the same way conductive to generate another half-wave and ignites the generation of pulse trains again, the frequency being re-controllable rectifier element 21. The control circuit B is cleared via the 25, the controllable rectifier element 20 and protective resistor 76 with the ignition electrode of the control circuit C is unlocked, since the positive chip controllable rectifier element 21 is connected. voltage on the line 23 disappears, which leads to the This rectifier element is thus triggered in the dependent transistor 97 in the non-conductive state of the set with the resistor 73, so that the capacitor 94 is charged pulse repetition frequency. The resistor 73 is 30 can. After a further half-wave, which is therefore decisive for the frequency of the alternating voltage being transferred, ignites due to the alternating voltage-related dimensioning of the elements 93, 94 output from the transformer 12. the control circuit C, in turn, the controllable equal

Der Steuerkreis C dient zur Zündung des Steuer- richterelement 20 und bringt das steuerbare Gleichbaren Gleichrichterelements 20. Er enthält einen 35 richterelement 21 zum Erlöschen. Durch das nun an Doppelbasistransistor 90, der mit den Widerständen der Leitung 23 liegende positive Potential wird der 91 und 92, dem einstellbaren Widerstand 93 und Kondensator 94 wiederum kurzgeschlossen, so daß dem Kondensator 94 in gleicher Weise geschaltet das steuerbare Gleichrichterelement 20 erst wieder ist, wie dies bei den entsprechenden Steuerkreisen A eine Halbwelle nach der Zündung des Gleichrichterund B beschrieben worden ist. Die mit dem Wider- 40 elements 21 gezündet werden kann,
stand 93 einstellbare Impulsfolge wird über die Lei- Es ist somit zu ersehen, daß die frequenzbestimtung 95 und einen Schutzwiderstand 96 auf die Zünd- menden Elemente die Widerstände 73 und 93 sind, elektrode des steuerbaren Gleichrichterelements 20 wobei der Steuerkreis B mit der Frequenz der abzuübertragen. gebenden Wechselspannung arbeitet.The control circuit C serves to ignite the control converter element 20 and brings the controllable rectifier element 20 to a stop. It contains a converter element 21 to extinguish. Due to the positive potential now at the double base transistor 90, the positive potential lying with the resistors of the line 23, the 91 and 92, the adjustable resistor 93 and the capacitor 94 are again short-circuited, so that the controllable rectifier element 20 is switched to the capacitor 94 in the same way again, as has been described for the corresponding control circuits A a half-wave after the ignition of the rectifier and B. Which can be ignited with the counter element 21,
It can be seen that the frequency determination 95 and a protective resistor 96 on the ignition elements are the resistors 73 and 93, electrode of the controllable rectifier element 20, the control circuit B being transmitted at the frequency of the . giving alternating voltage works.

Die frequenzbestimmenden Elemente 93 und 94 45 Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daßThe frequency-determining elements 93 and 94 45 It should be pointed out at this point that

werden, wenn eine symmetrische Wechselspannung nach Schließen des Schalters 38 auch die Phase derif a symmetrical alternating voltage after closing the switch 38 also the phase of the

erzeugt werden soll, so eingestellt, daß die Frequenz anschwingenden Ausgangswechselspannung gegebenis to be generated, adjusted so that the frequency is given to oscillating output AC voltage

wenigstens angenähert doppelt so groß ist wie die ist, da der Kreis immer zuerst einen Impuls zur Zün-is at least approximately twice as large as it is, since the circle always gives an impulse to ignite

Frequenz der Impulsfolge, die von dem Steuerkreis B dung des zugehörigen steuerbaren Gleichrichterele-Frequency of the pulse train generated by the control circuit B of the associated controllable rectifier element

abgegeben wird. Zur Erzeugung von unsymmetri- 50 ments 20 abgibt. Dies ist ein weiterer erheblicheris delivered. To generate asymmetrical 50 ments 20 emits. This is another significant one

sehen Impulsfolgen, was bei Funkenerosionsmaschi- Vorteil des gezeigten Frequenzumformers.see pulse trains, what with spark erosion machine- advantage of the frequency converter shown.

nen häufig erforderlich ist, können die frequenz- Aus der Beschreibung des AusführungsbeispielesOften required, the frequency from the description of the exemplary embodiment

bestimmenden Elemente entsprechend eingestellt ist zu ersehen, daß der Frequenzumformer sämtlichedetermining elements is set accordingly, it can be seen that the frequency converter all

werden. Bedingungen erfüllt, die eingangs gefordert wordenwill. Conditions that were initially requested are met

Parallel zum Kondensator 94 liegt ein Transistor 55 sind. Der Frequenzumformer ist jederzeit betriebs-97, der bei Abwesenheit einer positiven Steuerspan- bereit und nimmt, wenn er nicht im Betrieb ist, d. h. nung an seiner Basiselektrode einen praktisch unend- wenn der Schalter 38 geöffnet ist, praktisch keine lieh hohen Widerstand darstellt, d. h. das Schwing- Energie auf. Unmittelbar nach Schließen des Schalsystem nicht beeinflußt. Die Basiselektrode des Tran- ters 38 beginnt der Frequenzumformer mit der gesistors 97 ist über einen Widerstand 98 und ein 60 wünschten Frequenz zu arbeiten, d. h. sofort nach Gleichrichterelement 99 sowie über die Leitung 100 Schließen des Schalters erscheint an der Sekundärmit der Leitung 23 verbunden. Wenn das Gleichrich- seite des Ausgangstransformators 12 eine Spannung terelement 21 gesperrt ist, erscheint an der Leitung mit der gewünschten Frequenz, die sofort dem Ver-23 eine positive Spannung, die den Transistor 97 braucher, z. B. dem Funkenspalt, mit der gewünschüber die Leitung 100, das Gleichrichterelement 99 65 ten Leistung zur Verfügung steht,
und den Widerstand 98 in den leitenden Zustand Es sei noch erwähnt, daß die Widerstände 73 und überführt, so daß sich der Kondensator 94 nicht 93 als Potentiometer ausgebildet und auf der aufladen kann. gleichen Welle angeordnet sein können, so daßA transistor 55 is connected in parallel with the capacitor 94. The frequency converter is operational at all times, which is ready in the absence of a positive control voltage and, when not in operation, ie voltage at its base electrode, represents practically no high resistance when the switch 38 is open, ie the vibrating energy. Immediately after closing the formwork system not affected. The base electrode of the transformer 38 begins the frequency converter with the transistor 97 is to work via a resistor 98 and a 60 desired frequency, ie immediately after the rectifier element 99 and via the line 100 closing the switch appears on the secondary connected to the line 23. If the rectifier side of the output transformer 12 a voltage terelement 21 is blocked, appears on the line with the desired frequency, which immediately the Ver-23 a positive voltage that the transistor 97 consumers, z. B. the spark gap, with the desired over the line 100, the rectifier element 99 65 th power is available,
and the resistor 98 in the conductive state. It should also be mentioned that the resistors 73 and are transferred so that the capacitor 94 is not designed as a potentiometer and can be charged on the. same shaft can be arranged so that

die Frequenz mit einem einzigen Handgriff einstellbar ist.the frequency can be adjusted with a single movement.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß der gezeigte Frequenzumformer eine große Frequenz-Finally, it should be noted that the frequency converter shown has a large frequency

Frequenzumformer leicht synchronisiert werden kann.Frequency converter can be easily synchronized.

Der Umformer eignet sich nicht nur gut als Impulsgenerator für elektroerosiv arbeitende WerkThe converter is not only suitable as a pulse generator for electrical discharge machines

stabilität besitzt; sie liegt etwa in der Größenord- 5 zeugmaschinen, sondern auch als Frequenzumfornung von 1 %o. Im übrigen ist zu ersehen, daß der mer, z. B. für Netzkommandogeräte u. dgl.possesses stability; it is roughly of the order of magnitude of machine tools, but also as a frequency conversion from 1% o. In addition, it can be seen that the mer, z. B. for network command devices and the like.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 21 2

It is known for example (see O. K. Marti /

Claim: H. Winograd / O. Gramish "converter", Munich

and Berlin, 1933, page 362, Figure 249 b), a

Static frequency converter, in particular a rectifier circuit to be provided, in which the for use in spark erosion tools - 5 DC machines arranged at the DC voltage output, which contains a rectifier stage, rectifier elements as controllable rectifier elements of which at least those with one pole are formed, each of which has a partial winding of the primary DC voltage output connected equal side of an output transformer excite, with judge elements as controllable semiconductor equal in addition a control device is provided with Judge elements are formed, and the one io their help with the two controllable rectifiers connected to the rectifier stage, two elements alternating with the desired frestucible Semiconductor rectifier elements are ignited entquenz.

having holding inverter stage, the object of the present invention is to provide a

Semiconductor rectifier elements with the static frequency converter of the above desired frequency can be ignited alternately 15 type, which is a very simple one and each has a partial winding of the primary side of the control device, with which the two Excite output transformer, thereby controllable rectifier elements in desired characterized in that the control circuit is ignited alternately in a very reliable manner Inverter stage two oscillator circuits (70 den.

to 74, 90 to 94), which each have a control 20 This task is with a static free Semiconductor rectifier element (20, 21) in quenzumformer of the type mentioned inventor Act on the inverter stage and, according to the invention, this is achieved in that the control circuit for frequency ratio at least approximately 1: 2 because the inverter stage applies two oscillator circuits, so that every second pulse of the oscillator points to a controllable semiconductor rectifier circuit act with the higher frequency through the 25 terelement in the inverter stage and Oscillator circuit with the lower frequency whose frequency ratio is at least approximately 1: 2 is suppressed. so that every second pulse of the oscillator

The circuit with the higher frequency is suppressed by the oscillator circuit with the lower frequency 30 turns.

The invention will then be explained in more detail with reference to the drawing.

The drawing shows the circuit diagram of a static

Frequency converter for spark erosion processes,

35 where the solid lines denote the lines

The invention relates to a static show through which the power to be transformed flows through frequency converter, especially for use, while the weakly drawn lines in EDM machine tools, which contain lines of the control circuits and lines of the rectifier stage, of which at least the associated supply voltage sources represent
which is connected to one pole of the DC voltage output 40. The frequency converter is designed in such a way that it can be connected to rectifier elements which are connected to a commercial light network, for example semiconductor rectifier elements, and which can be connected to 220 V and 50 Hz. For the one connected to the rectifier stage, two connections to the lighting network, for example, a transcontrollable semiconductor rectifier element containing formator 1 is provided, which has a primary winding 2 of the inverter stage, the semiconductor 45 and two secondary windings 3 and 4 has. The secondary elements of the same order with the desired frequency secondary winding 3 are alternately ignited at a rectifier bridge and each connected to a partial winding circuit consisting of the semiconductors on the primary side of the output transformer rectifier elements 5, 6, 7 and 8. They excite. Rectifier elements 5 and 6 can be normal

Frequency converters will be 50 junction rectifiers for many applications, while at purposes - for example, for the operation of foundations rectifier elements 7 and 8 in order to be controllable erosion machine tools or to control rectifier elements. Such controllable the speed of squirrel cage motors - rectifier elements have pnpn semiconductor layers. In addition to rotating frequency converters, th on; they lock first in the lock and in the which because of the presence of movable 55 forward direction, however, are by applying a Elements are necessarily serviced to influence the control voltage so that they are in the must and are relatively susceptible to failure, will conduct current in the forward direction. If this equals rule static frequency converters used. Judge elements are ignited once, they stay

In converters of this type, the alternating or three-phase current, which is also available when the ignition voltage has been removed, first becomes conductive in 60; The extinction can only be transformed by brief direct current and with the help of control interruption of the anode voltage, switching elements can be switched again in rotating or alternating mode. The controllable rectifier elements chopped up beselstrom with different frequencies. As a result of the type described and used here, the interconnection of a high-voltage long-distance line thus has almost the same characteristics as gas-filled between the rectifier and the inverter, such a converter system can be used as rectifier elements of the type described if for direct current high-voltage transmission are commercially available available,
use. The two controllable rectifier elements that