DE1463022C

DE1463022C - Idle inverter with an overload switch in the load circuit

Info

Publication number: DE1463022C
Authority: DE
Inventors: James Dennis Michael Southend on Sea Essex Start (Großbritannien)
Original assignee: Pye Ltd
Current assignee: Pye Electronic Products Ltd
Publication date: 1971-12-02

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen ruhenden und 5. Die Aufgabe des Reglers 2 im Normalbetrieb Wechselrichter mit einem Überlastschälter im Last- besteht darin, die Dauer der Leitungsperioden der kreis, einer direkt oder" indirekt mit den Ausgangs- Schaltvorrichtung 3 derart zu regeln, daß die Wechselklemmen des Wechselrichters verbundenen 'Sieb- spannung an den Ausgangsklemmen 6 und 7 des Schaltung, die im Normalbetrieb die Oberschwingun- 5 Wechselrichters konstant bleibt. Das Spannungsregelgen der Nennfrequenz der Ausgangsspannung aus- signal wird dem Regler über die Adern 11 und 12 zusiebt, und einer Strombegrenzungseinrichtung für die geführt. Die Klemmen 4 und 5 sind mit der Primär-Halbleiterschalter des Wechselrichters. Die Sieb- _; wicklung eines Ausgangstransformators Π über die Schaltung ist beispielsweise ein auf die Nennfrequenz Primärwicklung eines Stromtransformators T2 verabgestimmter Parallelschwingkreis, der zu den Aus- io bunden. Die Sekundärwicklung von T2 ist mit einer gangsklemmen des Wechselrichters parallel geschaltet Schaltung verbunden, die aus einem Widerstand Rl, ist. Dadurch verläuft im Normalbetrieb die Ausgangs- einem Zweiwegegleichrichter mit den beiden Dioden Spannung des Wechselrichters weitgehend sinusförmig. Dl und Dl und einem Kondensator C2 . besteht.The invention relates to a dormant and 5. The task of the controller 2 in normal operation inverter with an overload switch in the load is to regulate the duration of the line periods of the circuit, one directly or indirectly with the output switching device 3 in such a way that The voltage to the output terminals 6 and 7 of the circuit connected to the alternating terminals of the inverter, which remains constant during normal operation of the harmonic 5 inverter . out of a current limiting device for the terminals 4 and 5 are connected to the primary semiconductor switches of the inverter, the _screeners;. winding of an output transformer Π through the circuit is, for example to the nominal frequency of the primary winding of a current transformer T2 verabgestimmter parallel resonant circuit to the off io The secondary winding of T2 is included he output terminals of the inverter connected in parallel circuit, which consists of a resistor Rl, is. As a result, in normal operation the output voltage of a full-wave rectifier with the two diodes of the inverter is largely sinusoidal. Dl and Dl and a capacitor C2. consists.

Zum Schutz der Halbleiterschalter und zur Regelung Diese Schaltung liefert eine Spannung an C2,.die proder Ausgangswechselspannung auf einen konstanten 15 portional dem Scheitelstrom in den Primärwicklungen Wert verwendet man bei derartigen bekannten Wech- von Tl und Tl ist. C2 ist über die Adern 9 und 10 mit selrichtern häufig eine Schaltung, welche die Dauer dem Regler 2 verbunden, der so gestaltet ist, daß die der Öffnungsperioden der Halbleiterschalter span- an den Klemmen des Kondensators C2 auftretende nungsabhängig regelt, jedoch bei Überschreitung Spannung bei Überschreitung eines bestimmten Wertes eines bestimmten Ausgangsstromes unabhängig von 20 die Gegenkopplungsspannung über die Adern 11 und der Spannungsregelung die Dauer der öffnungs- 12 überwindet und bewirkt, daß die Ausgangsspannung Perioden herabsetzt, um so den Strom in den Halb- des Wechselrichters verringert wird. . ■ ,· leiterschaltern auf einen ungefährlichen Wert zu be- Die Ausgangsklemmen 6 und 7 des Wechselrichters ■( i grenzen (deutsche Auslegeschrift 1 113 261). sind außerhalb über eine Last Rl und eine Schmelz-Derartige ruhende Wechselrichter haben viele Vor- 25 sicherung 8 verbunden. Die Klemmen 6 und 7 sind an teile gegenüber mechanischen Wechselrichtern. Ein die Sekundärwicklung von Tl über Adern 13 und 14 Nachteil liegt aber darin, daß infolge der zum Schutz angeschlossen. Zwischen den Adern 13 und 14 befinder Halbleiterschalter nötigen Strombegrenzungsein- det sich eine WicklungLl und parallel dazu ein Konrichtung kein ausreichender Kurzschlußstrom zur densator Cl. An der Ausgangsseite des Parallel-Betätigung des im Lastkreis liegenden Überlast- 30 Schwingkreises Cl, Ll ist eine Wicklung£2 angeschalters zur Verfügung steht. Dies ist besonders un- schlossen.To protect the semiconductor switch and to regulate this circuit supplies a voltage to C2, the proder output alternating voltage to a constant value proportional to the peak current in the primary windings is used with such known changes of Tl and Tl . C2 is via the wires 9 and 10 with self-rectifiers often a circuit which the duration is connected to the controller 2, which is designed so that the opening periods of the semiconductor switch voltage-dependent regulates the terminals of the capacitor C2, but if the voltage is exceeded Exceeding a certain value of a certain output current regardless of the negative feedback voltage across the wires 11 and the voltage regulation overcomes the duration of the opening 12 and causes the output voltage to decrease periods so that the current in the half of the inverter is reduced. . The output terminals 6 and 7 of the inverter ■ ( i limit (German Auslegeschrift 1 113 261). Are outside via a load Rl and a fuse Terminals 6 and 7 are in parts compared to mechanical inverters. One disadvantage of the secondary winding of T1 via wires 13 and 14 is that there is a current limiter due to the semiconductor switch between wires 13 and 14 Winding L1 and parallel to it a conection of insufficient short-circuit current to the capacitor C1. A winding £ 2 is connected to the output side of the parallel actuation of the overload circuit C1, L1 in the load circuit. This is particularly not included.

angenehm, wenn der Wechselrichter mehrere parallele Der Schwingkreis Ll, Cl ist auf die Nennfrequenz /pleasant when the inverter has several parallel The oscillating circuit Ll, Cl is set to the nominal frequency /

Lastkreise speist, da die Lastwiderstände derselben des Umformers abgestimmt. Der Wert von L2 ist soLoad circuits feeds, since the load resistances are matched to the same of the converter. The value of L2 is like this

häufig verschiedene Nennströme haben und dem- gewählt, daß bei Kurzschluß von R2 mit Cl und Lloften have different nominal currents and selected that in the event of a short circuit of R2 with Cl and Ll

entsprechend mit verschiedenen Überlastschaltern ab- 35 ein Schwingkreis entsteht, der bei einem Vielfachen nf accordingly, with various overload switches, a resonant circuit is created which, at a multiple of nf

gesichert sind. ' von / Resonanz zeigt. Bei dieser Oberschwingungare secured. 'of / resonance shows. At this harmonic

Aufgabe der Erfindung ist es also, bei einem ruhen- verhält sich die Parallelschaltung von Cl und Ll alsThe object of the invention is therefore, in the case of a rest, the parallel connection of Cl and Ll behaves as

den Umformer mit einer Strombegrenzungseinrichtung ein Kondensator vom Wertthe converter with a current limiting device a capacitor of value

der eingangs geschilderten Art Schaltungsmaßnahmen .of the type described above.

vorzusehen, die im Fall eines Kurzschlusses im Last- 40 ' 'provide that in the event of a short circuit in the load 40 ''

kreis eine ausreichende Energie bereitstellen, um den · / 1 \ ~circle provide sufficient energy to power the · / 1 \ ~

im Lastkreis befindlichen Überlastschalter zum An- C3 —Clll — — 1, sprechen zu bringen. ._Overload switch located in the load circuit to the C3 —Clll - - 1, bring to speak. ._

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß . \^{ This is achieved according to the invention in that. \ ^ {

eine Impedanz im Lastkreis in Reihe mit dem Über- 45an impedance in the load circuit in series with the over 45

lastschalter angeordnet ist, die bei einem Kurzschluß und L2 ist so gewählt, daß es mit C3 bei der Freder Last zusammen mit der Siebschaltung einen auf quenz nf Resonanz ergibt.load switch is arranged, which in the event of a short circuit and L2 is chosen so that it results in a quenz nf resonance with C3 at the Freder load together with the filter circuit.

eine bestimmte Oberschwingung der Nenafrequenz Es ist eine Oberschwingung gewählt, die in dera certain harmonic of the nominal frequency. A harmonic is selected that is contained in the

abgestimmten Schwingkreis bildet, der so bemessen ist, Ausgangsspannung in erheblichem Anteil vorhanden .tuned resonant circuit forms, which is dimensioned so that output voltage is present in a significant proportion.

daß er einen zur Betätigung des Überlastschalters 50 ist. Die Impedanz von L2 bei der Frequenz / ist kleinthat it is one to operate the circuit breaker 50. The impedance of L2 at frequency / is small

ausreichenden Strom im Lastkreis liefert. im Vergleich zum Lastwiderstand Rl, so daß untersupplies sufficient current in the load circuit. compared to the load resistance Rl, so that under

Wenn die Siebschaltung aus einem Parallelschwing- Normal bedingungen L 2 wenig Einfluß hat. Wenn dieIf the filter circuit from a parallel oscillation normal conditions L 2 has little effect. If the

kreis besteht, der Resonanz bei der Nennfrequenz Lasti?2 kurzgeschlossen ist, bewirkt die erhöhtecircle exists, the resonance is short-circuited at the nominal frequency loadi? 2, causes the increased

aufweist, ist die Anordnung so getroffen, daß die bei Stromstärke am Ausgang der Schaltvorrichtung 3,has, the arrangement is made so that the current at the output of the switching device 3,

Kurzschluß in Wirksamkeit tretende Impedanz als 55 daß die Spannung an C2 die Schwelle überschreitet,Short-circuit impedance coming into effect as 55 that the voltage at C2 exceeds the threshold,

zusätzliche Induktivität ausgebildet ist, die zwischen bei der sie die Gegenkopplungsspannung überwindet,additional inductance is formed between which it overcomes the negative feedback voltage,

den Parallelschwingkreis und eine Ausgangsklemme und die Dauer der leitenden Perioden der Schaltvor-the parallel resonant circuit and an output terminal and the duration of the conductive periods of the switching

des Wechselrichters eingefügt ist, wobei der Wert richtung wird auf einen Wert reduziert, bei dem keineof the inverter is inserted, whereby the value direction is reduced to a value at which none

dieser zusätzlichen Induktivität so gewählt ist, daß sie Beschädigung der zur Umschaltung dienenden HaIb-this additional inductance is chosen so that it does not damage the half used for switching

mit der effektiven Kapazität des Parallelschwing- 60 leiter eintreten kann. Unter diesen Umständen istwith the effective capacity of the parallel wave conductor 60 can occur. Under these circumstances it is

kreises bei der betreffenden Oberschwingung der die Komponente des Ausgangsstroms mit der Nenn-circle at the relevant harmonic of the component of the output current with the nominal

Grundfrequenz Resonanz zeigt. frequenz zu schwach, um die Schmelzsicherung 8Shows fundamental frequency resonance. frequency too weak to operate the fuse 8

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach- zum Ansprechen zu bringen. Der aus C3, Ll, derAn embodiment of the invention will be brought up to address. The one from C3, Ll, the

stehend an Hand des teilweise schematischen Schalt- Schmelzsicherung 8 und dem kurzgeschlossenen Last-standing on the basis of the partly schematic switching fuse 8 and the short-circuited load

bildes erläutert. ■'·*'■· . 65 widerstand bestehende Stromkreis befindet sich aber .\ picture explained. ■ '· *' ■ ·. 65 resistance existing circuit is located . \

Der ruhende Wechselrichter enthält in bekannter nun in Serienresonanz bei der harmonischen FrequenzThe dormant inverter now contains in a known series resonance at the harmonic frequency

Weise einen Oszillator 1, einen Regler 2 und eine Halb- nf, weshalb die mit dieser Frequenz fließende Kom-An oscillator 1, a controller 2 and a half- nf, which is why the com-

leiterschaltvorrichtiing 3 mit den Ausgangsklemmen 4 ponente des Stromes stark überhöht wird. Der Effek-Leiterschaltvorrichtiing 3 with the output terminals 4 component of the current is greatly increased. The effect

tivwert des Ausgangsstromes, dessen größter Teil nun die erwähnte Frequenz aufweist, reicht infolgedessen aus, um die Schmelzsicherung 8 durchzubrennen. Der Wechselrichter kehrt dann in seinen Normalbetrieb zurück, in dem die Spannungsregelschaltung die Ausgangsspannung konstant hält. .tive value of the output current, the largest part of which now has the frequency mentioned, is sufficient as a result off to blow the fuse 8. The inverter then returns to normal operation in which the voltage regulating circuit keeps the output voltage constant. .

Die relativen Anteile der verschiedenen Oberschwingungen in der Ausgangsspannung bzw. im Ausgangsstrom eines Wechselrichters der hier betrachteten Art hängen vom Steuerwinkel der Halbleiterschalter ab, d. h. von der Zeitspanne in jeder Periode, in welcher Energie geliefert wird. Der Steuerwinkel bei kurzgeschlossenem Ausgang hängt vom Wert von Rl, dem Wicklungsverhältnis von Tl und der Spannungsschwelle im Regler 2 ab. Die Kombination dieser Größen kann so gewählt werden, daß der optimale Öffnungswinkel für die Erzeugung der gewählten Oberwelle statt für die Erzeugung der normalen Grundschwingung herauskommt.The relative proportions of the various harmonics in the output voltage or in the output current of an inverter of the type considered here depend on the control angle of the semiconductor switch, ie on the time span in each period in which energy is supplied. The control angle when the output is short-circuited depends on the value of Rl, the winding ratio of Tl and the voltage threshold in controller 2. The combination of these variables can be selected in such a way that the optimum opening angle for the generation of the selected harmonic instead of the generation of the normal fundamental oscillation emerges.

Die Erfindung kann auf Wechselrichter mit mehreren Ausgängen Anwendung finden, indem die Sekundärwicklung von Tl mit mehreren Anzapfungen versehen wird, die je zu einem Ausgangskreis der beschriebenen Art führen, wobei sich in jeder Ausgangsleitung eine Induktivität ähnlich L 2 mit passender Größe befindet.The invention can be applied to inverters with multiple outputs by providing the secondary winding of Tl with multiple taps, each leading to an output circuit of the type described, with an inductance similar to L 2 of a suitable size in each output line.

Der Transformator Tl kann auch in -die Ader 13 zwischen der Sekundärwicklung von Tl und' dem Parallelschwingkreis Ll, Cl eingefügt werden. Wenn in diesem Falle der Wechselrichter eine Anzahl von Ausgängen aufweist, so hat der Transformator Tl eine entsprechende Anzahl von Primärwicklungen.The transformer Tl can also be inserted into the wire 13 between the secondary winding of Tl and the parallel resonant circuit Ll, Cl. If in this case the inverter has a number of outputs, the transformer T1 has a corresponding number of primary windings.

Ferner kann man unter Umständen den Transformator Tl weglassen oder Ll in Tl einbeziehen oder den Schwingkreis Ll, Cl parallel zur Primärwicklung von Tl statt parallel zur Sekundärwicklung legen.Furthermore, under certain circumstances, the transformer Tl can be omitted or Ll can be included in Tl , or the resonant circuit Ll, Cl can be placed parallel to the primary winding of Tl instead of parallel to the secondary winding.

Claims

Patent claims:

1. Dormant inverter with an overload switch in the load circuit, a filter circuit connected directly or indirectly to the output terminals of the inverter, which filters out the harmonics of the nominal frequency of the output voltage in normal operation, and a current limiting device for the semiconductor switch of the inverter, characterized in that an impedance (L 2) is arranged in series with the overload switch (8) in the load circuit, which, in the event of a short circuit in the load (R 2), together with the filter circuit (Ll, Cl) forms an oscillating circuit that is tuned to a certain harmonic of the nominal frequency and is dimensioned in such a way that that it supplies sufficient current in the load circuit to operate the circuit breaker (8).

2. Inverter according to claim 1 with a plurality of load circuits, characterized in that that in each load circuit there is an overload switch corresponding to its nominal load is located.

3. Inverter according to claim 1 or 2, wherein the filter circuit consists of a parallel to the There is a parallel resonant circuit that is connected to the nominal frequency of the inverter is matched, characterized in that the impedance (L 2) as additional inductance is formed between the one terminal of the parallel resonant circuit and an output terminal (6) of the inverter is inserted and the value of which is selected such that it with the effective capacity of the parallel resonant circuit at a certain harmonic the nominal frequency shows resonance.

1 sheet of drawings