DE1513914A1

DE1513914A1 - Schwingkreiswechselrichter

Info

Publication number: DE1513914A1
Application number: DE19651513914
Authority: DE
Inventors: Anton Seelig
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-02-24
Filing date: 1965-02-24
Publication date: 1969-08-28
Also published as: NL6602420A; US3328725A; BE676979A; GB1136376A

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Schwingkreiswechselrichter

Zusatz zu Patent P 15 I3 914.7'

(Patentanmeldung P 14 I3 55ο·3 )

Das Hauptpatent betrifft einen Schwingkreiswechselrichter, bei dem in einen aus einer Induktivität und einer Kapazität bestehenden Schwingkreis zusätzlich eine Schaltdrossel geschaltet ist, wobei während ihrer Uitintagnetisierungszext ein oder mehrere steuerbare Gleichrichter die Kapazität uas einer Betriebsspannungsquelle über eine Ladeinduktivität aufladen. Der Schwingkreis wird durch den Verbraucher gedämpft. Die in dem Schwingkreis liegende Schaltdrossel hat einen Kern aus ferromagnetische!!! Material und ist so bc iessen, daß sie in ungesättigtem Zustand eine wesentlich höhere Induktivität als die Ladeinduktivität, in gesättigt .... Zustand hingegen eine kleinere Induktivität als die Sehwingkreisinduktivität aufweist.

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Aufgabe der Schaltdrossel ist es, die aufeinanderfolgenden Halbwellen des Schwingkreisstromes um eine bestimmte Zeit /\ t zu verzögern. Die Zeitspanne ZA t ist die Ummagnetisierungszeit des Kernmaterials. Während der Ummagnetisierungszeit fließt nur ein sehr kleiner, gegenüber dem eigentlichen Schwingkreisstrom vernachlässigbarer Strom. Die Schwingung ist also praktisch während der Ummagnetisierungszeit unterbrochen.

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In dieser Zeit / N t wird der die Schwingkreiskapazität darstellende Kondensator über den steuerbaren Gleichrichter und die Ladeinduktivität nachgeladen. Unmittelbar nach der Stromflußzeit muß auch mindestens die Freiwerdezeit des Thyristors abgewartet werden, bis dieser wieder in Durchlaßrichtung sperrfähig ist. Die Zeit / \ t muß also gleich oder größer sein als die Summe aus Nachladezeit und Freiwerdezeit. Bei höheren Frequenzen wird die Halbwellendauer T/2 des Schwingkreisstromes gleich oder kleiner als die Zeit / χ τ. Die

' Stromkurve ist dann stark verzerrt', und die im Lastwiderstand

T/2 umgesetzte Leistung wird mit dem Verhältnis * ' kleiner.

Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieser Beschränkung und besteht darin, daß η Kondensatoren über η Schal drosseln an eine gemeinsame Schwingkreisinduktivität geschaltet sind und daß die Kondensatoren durch Zünden von steuerbaren

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gleichrichtern in einer bestimmten Reihenfolge so aufgeladen werden, daß die Schaltdrosseln, deren Ummagnetisierungszeiten das (n - 1)-fache der Halbwellendauer der Kondensatorumladeströme betragen, zeitlich so nacheinander in den gesättigten Zustand gebracht werden, daß sich stets nur eine Schaltdrossel im gesättigten Zustand befindet.

Die Kondensatoren mit den zugehörigen Schaltdrosseln und der gemeinsamen Schwingkreisinduktivität können so in der Schaltung liegen, daß die Kondensatoren einerseits mit einem Pol der Betriebsspannungsquelle und der Schwingkreisinduktivität verbunden sind und daß die anderen Anschlüsse der Kondensatoren, an denen auch die Anschlüsse der zugehörigen Schaltdrosseln liegen, über jeweils einen steuerbaren Gleichrichter mit dem anderen Pol der Betriebsspannungsquelle verbunden sind.

Bei einer anderen Ausbildungsform der Erfindung, die sich durch besonders gute Annäherung des Wechselstromes an eine ι Sinusform auszeichnet, sind die Kondensatoranschlüsse, an die die Schwingkreisinduktivität angeschlossen ist, an den Mittelabgriff der Betriebsspannungsquelle geschaltet, während die anderen Kondensatoranschlüsse, an denen die zugehörigen Schaltdrosseln liegen, über jeweils zwei steuerbare Gleichrichter entgegengesetzter Durchlaßrichtung mit den Polen der Betriebespannungsquelle verbunden sind.

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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Wechselrichterschaltung mit drei Kondensatoren und einem Thyristor je Kondensator.

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Wechselrichterschaltung mit drei Kondensatoren und zwei Thyristoren je Kondensator.

In Fig. la sind die steuerbaren Gleichrichter 5» 5' und 5'Ί zum Beispiel Thyristoren, anodenseitig über die Induktivität 6 mit dem positiven Pol der Betriebsspannungsquelle verbunden. Der negative Pol der Betriebsspannungsquelie ist mit den drei Kondensatoren 2, 2' und 2'' sowie der Schwingkreisinduktivität 4 verbunden. Parallel zu den Kondensatoren 2, 2· und 2" liegen die Schaltdrosseln 3, 3¹ und 3¹¹ mit der zu ihnen in Reihe geschalteten Schwingkreisinduktivi- «

tat 4. . 5

In den Figuren Ib - Id ist der zeitliche Verlauf der Ströme it» i-¹ und i " durch die Thyristoren 5, 5¹ und 5'' skizziert. Die Figuren Ie - Ig stellen den zeitlichen Ver- £J

lauf der Ströme i , i ' und i " durch die Schaltdrosseln <r

dar, und Figure lh zeigt, wie sich die Halbwellen dieser Ströme in der Schwingkreisinduktivität 4 zu einer annähernd sinusförmigen Stromkurve aneinanderreihen.

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Um einen lückenlosen und annähernd sinusförmigen Stromverlauf in der nicht dargestellten Belastung zu erreichen, muß die Ummagnetisierungszeit / \ t der Schaltdrosseln doppelt so lang sein wie die Halbwellendauer T/2 des UmIadestromes.

In Figur 2 ist eine Ausbildungsform der Erfindung dargestellt, die eine noch bessere Annäherung des Wechselstromes in der Induktivität 4 an die Sinusform gewährleistet. Sie unterscheidet sich von der Schaltung entsprechend Figur 1 vor allem dadurch, daß die Kondensatoren einerseits mit einem Mittelabgriff der Betriebsspannungsquelle 1, andererseits über je einen Thyristor 7, 7', 8, 8¹, 9, 9¹ unterschiedlicher Durchlaßrichtung mit den Polen der Betriebsspannungsquelle verbunden sind. Die Schaltdrosseln 3, 3¹ und 3¹' mit der zu ihnen in Reihe geschalteten Schwingkreisinduktivität 4 liegen wieder parallel zu den Kondensatoren 2, 2* und 2*'.

Die Anzahl der Kondensatoren und Schaltdrosseln isx bei der erfindungsgemäßen Wechselrichterschaltung natürlich nicht auf drei beschränkt. Je größer die Zahl, um so höhere Frequenzen lassen sich mit der Schaltung erreichen, denn die kürzeste Ummagnetisierungszeit / \ t wird durch die Stromflußzeit und die Freiwerdezeit der steuerbaren Gleichrichter bestimmt und kann nicht beliebig verringert werden. Allgemein gilt, daß bei Verwendung von η Kondensatoren und Schaltdrosseln und der Forderung lückenlosen Stromverlaufes die Ummagnetisierungszeit [\^ t jeder Schaltdrossel aas (n - l)-fache der Halbwellendauer des Umladestromes der Kondensatoren

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betragen muß. Außerdem muß die Zahl der Kondensatoren und Schaltdrosseln eine ungerade Zahl sein, wenn in der Belastung positive und negative Stronhalbwellen abwechselnd aufeinander folgen sollen.

6 Seiten Beschreibung

3 Ansprüche

2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Patentansprüche

l). Schwingkreiswechselrichter, bei dem in einen aus einer Induktivität und einer Kapazität bestehenden Schwingkreis zusätzlich eine Schaltdrossel geschaltet ist, wobei während ihrer Ummagnetisierungszeit ein oder mehrere steuerbare Gleichrichter die Kapazität aus einer Betriebsspannungsquelle über eine Ladeinduktivität aufladen nach

Patent (Patentanmeldung P lA I3 550.3),

dadurch gekennzeichnet, daß η Kondensatoren über η Schalt· drosseln an eine gemeinsame Schwingkreisinduktivität geschaltet sind, und daß die Kondensatoren durch Zünden von steuerbaren Gleichrichtern in einer bestimmten Reihenfolge so aufgeladen werden, daß die Schaltdrosseln, deren

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Ummagnetisierungszeiten jeweils das (η - 1)-fache der Halbwellendauer des Kondensatorumladestromes betragen, zeitlich so nacheinander in Sättigung gebracht werden, daß sich stets nur eine Schaltdrossel in Sättigung befindet.
2. Schwingkreiswechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren einerseits mit einem Pol der Betriebsspannungsquelle und der Schwingkreisin-" duktivität, andererseits mit den zugehörigen Schaltdrosseln und über jeweils einen steuerbaren Gleichrichter mit dem anderen Pol der Betriebsspannungsquelle verbunden sind.

3· Schwingkreiswechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren einerseits mit dem Mittelabgriff der Betriebsspannungsquelle und der Schwingkreisinduktivität, andererseits mit den zagehörigen Schaltdrosseln und jeweils über zwei steuerbare Gleichrichter entgegengesetzter Durchlaßrichtung mit den Polen der Betriebaspannungsquelle verbunden sind.

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