DE1538238A1 - Wechselrichter - Google Patents

Description

TOSTINGHOUSE
EIeοtrie Corporation
East Pittsburgh.

Erlangen, Z(UKT. 1954 Werner-von-Siemena-Str. 50

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V/eehselriqhter.

In der Regel enthalten Y/echselricbter einen Auagangstransformator, desäen Primärwicklung über steuerbare Schalter vorzugsweise über
steuerbare Gleichrichter an eine Gleichapannungsquelle angeschlossen iat, wobei die Schalter so gesteuert werden, <3aß die Polarität der, an der Primärwicklung liegenden Gleichspannung periodisoh umge-

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kehrt wird. Aufwand, Gewicht.und die Kosten für einen aolchen Wechselrichter hängen sehr wesentlich von den Abmessungen dieses Transformators ab, desert Größe bei gleicher Leistung vor allem durch die Betriebsfrequena bestimmt ist. Bekanntlich ist der erforderliche Eisenquerschnitt umso kleiner, je höher die Betriebafrequenz gewählt wird. In viele« Anweitf angefallen iet Jedoch die Frequenz der gewünschten Wechselspannung genormt. Eine beliebige fahl in d-er Frequenz ist vor allem dann niobt möglich,, wenn der Wechselrichter mit einem Ortsneta auiammenarbeiten soll. . * ■

Die Erfindung zeigt einen neuen Weg, wie sich die Abmessungen eines Transformators ohne Rücksicht auf die Frequenz der gewünschten Wechselspannung herabsetzen lassen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangstransformator eine Wechselspannung mit der Frequenz fp liefert, die größer als die Frequenz f / ist und mindestens eine erste und eine zweite Sekundärwicklung trägt, von denen die erste über einen ersten Schalter und die zweite über einen zweiten Schalter mit den Ausgangsklemmen des Wechselrichters verbunden ist, daß ein Steuergerät vorgesehen ist, durch das di£ beiden Schalter abwechselnd im Takt der Frequenz f₂ durchgesteuert werden und das eine Umkehrstufe enthält, mit deren Hilfe die Reihenfolge der Durchsteuerung der beiden Schalter im Takt der Frequenz f₁ umgekehrt wird.

Besonders zweckmäßig ist es hierbei für den Transformator eine Betriebsfrequenz zu wählen, die einem ganzsabligen Vielfachen der Frequenz f₁ entspricht. Z.B. kann man diese Frequenz f„ dreimal so

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Vgroß wählen, wie die Frequenz f ₁. In diesem Fall ist es vorteil-'.-..haft, die zweite Sekundärwicklung so zu dimensionieren, daß sie eine Wechselspannung liefert, die doppelt so groß ist wie die von aer θraten Sekundärwicklung gelieferte Wechselspannung. In diesem Fall erhält nämlich die resultierende Wechselspannung einen Verlauf, der frei von der dritten Oberwelle ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Auegangstransformator mit zwei Primärwicklungen versehen, die über je einen steuerbaren Gleichrichter aneine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die steuerbaren Gleichrichter abwechselnd im Takt der Frequenz f_g gezündet werden. Die Zündimpulse ■■■ werden dabei vorzugsweise von einem Steuereatz geliefert, der auch zusätzliche Steuersignale zur löschung dee ;jeweile gezündeten Gleichrichters vor der Zündung dee anderen Gleichrichters liefert, wobei der Zeitpunkt der Löschung von einer Steuergröße abhängig ■ein kann«

?Ur Löschung der steuerbaren Gleichrichter kann man beiepielsweise jede Primärwicklung mit einer Anzapfung versehen und diese über

ebenfalls

ein Schaltelement-, z.B. einen Translator/an die Gleichspannungsquelle anschließen. Die Steuerspannung für den Transistor kann dabei von einem Hilfstransformator des Steuersatzes geliefert werden. Diese Schalter lasseh sich für eine wesentlich niedrigere Leistung bemessen als die steuerbaren Gleichrichter, wenn man die Ausgangsklemmen des Wechsel riehters mit Hilfe eines dritten Schalters in dem Augenblick kurzschließt, wo diese der Löschung der steuerbaren Gleichrichter dienenden Transistoren durchgeschaltet werden. Diese brauchen dann nämlich nur für den Magnetisierungsstrom

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des Transformators und den durch die Verluste" hervorgerufenen Strom bemessen zu sein. Zur Steuerung des dritten Schalters kann dabei eine Spannung dienen, die durch Gleichrichtung einer von dem Hilfstransformator abgegriffenen Wechselspannung erzeugt wird.

Zur Erzeugung der Zündinipulse kann jedem steuerbaren Gleichrichter ein Sättigungstransformator in dem Steuersatz zugeordnet werden _t ' wobei den Primärwicklungen dieser Transformatoren abwechselnd die Halbwellen einer rechteckfb'rmigen Speisespannung der Frequenz f₂ zugeführt werden. Der Sättigungszeitpunkt der Transformatoren innerhalb der Halbwellen dieeer Speisespannung kann mit Hilfe einer veränd erbaren Vormagnetisierung eingestellt werden, die vorzugsweise von der Abweichung der vom Wechselrichter gelieferten Auegangsspannung von einem vorgegebenen Sollwert abhängt.

Die Primärwicklung des Hilfstraneformators des Steuersatzes kann mit einer Mittelanzapfung versehen sein, die an einer Klemme einer Gleichspannungsquelle liegt, deren andere Klemme über je einen Transistor an die äußeren Klemmen der Primärwicklung angeschloaeen ist. Diese beiden Transistoren werden vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Sättigungszeitpunkt der beiden Sättigungstransformatoren gesteuert und zwar so, daß jeder Transistor immer durchgesteuert wird, sobald der zugeordnete Sättigungstransformator in Sättigung geht, wobei die Durchsteuerzeit immer im Nulldurchgang der Speisespannung endet.

Die zur Umsteuerung der zwischen dem Ausgangstransformator und dem Ausgang des Wechselrichters liegenden Schalter dienende Umkehr-

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stufe besteht vorzugsweise aus zwei gleichen Teilen, die jeweils zwei Tranaistoren enthalten. Jeder Teil der Umkehrstufe ist einem der "beiden Schalter zugeordnet und die Emitter-Kollektor-Strecken der "beiden Transistoren in einem solchen Teil liegen in dem Steuerkreis des zugeordneten Schalters. Jedem Transistor des gleichen Teiles der Umkehrstufe ist einer der beiden Sättigungstransformatoren des Steuersatzes zugeordnet, sotiaß er abhängig von den Spannungen in dessen Sekundärwicklung gesteuert wird» Außerdem ist ein Kippsatz mit einem Ausgangstransformator mit mehreren Sekundärwicklungen vorgesehen, der eine rechteckförmige Hilfsspannung der Frequenz f.. ■ liefert. Diese Hilf s spannungen sind in die Emitter-Kollektor-Kreise der Transistoren der beiden Teile der Umkehrstufe so eingeführt, daß während der einen Halbwelle der Hilfswechselspannung immer nur einer der beiden Transistoren eines Teiles Strom führen kann und zwar in dem einen Teil der Transistor, der dem einen Sättigungstransformator und in dem anderen Teil der Transistor, der dem anderen Sättigungstransformator zugeordnet ist.

Ausgehend von dieser Grundkonzeption der Erfindung, läßt sich besonders vorteilhaft ei-n 7/eohsel rieht er aufbauen, der mehrere, z.B. η Ausgangswechselspannungen gleicher Größe liefert, die jedoch gegeneinander um einen Phasenwinkel von 360 dividiert durch η . verschoben sind. Man kommt in diesem Fall nämlich mit einem einzigen Ausgangstran3forma tor aus und braucht lediglich jeder Phase eine erste und eine zweite Sekundärwicklung und einen ersten und einen zweiten Schalter zuzuordnen, über die diese Wicklungen an die Phasenleitungen angeschlossen sind. Außerdem ist jeder Phase eine-Umkehrstufe zur Steuerung dor Schalter und jeder Umkehrstufe ein K.Lpp3at.z zugeordnet, wobei die von diesen gelieferten Ausgangsspannungen der Frequenz f^ in der Phasen ";e/;enei —nander um 36O^o/n

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versetzt sind. Die Speisewechseispannung für den Steuersatz kann hierbei in sehr einfacher Weise durch Addition der von diesen Kippsätzen gelieferten Wechselspannungen gebildet werden. _

Einzelheiten sowie weitere Vorteile der Erfindung werden an Han.dJ der beiliegenden Zeichnungen erläutert: ·

Figur 1 gibt das Blockschaltbild einer AuafUhrungsform der Erfindung}

die Figuren 2A, 2B und 2C geben zusammen Einzelheiten einer Ausführungsform der Erfindung wieder, wobei mehrfach wiederkehrende Einheiten mit gleichem Aufbau nur einmal im Detail gestellt sind.

Figur 3 zeigt schließlich den Spannungsverlauf an verschiedenen Punkten der Anordnung nach Figur 2 abhängig von der Zeit.

In Figur 1 1st der gesamte dreiphasige Wechselrichter, der an den Leistungen L₁, Lp» L, und IT₁ eine dreiphasige Wechselspannung liefert mit 1 bezeichnet. Die Frequenz der von dem Wechselrichter gelieferten Spannungen wird durch einen Oszillator 2 bestimmt, der Kippsätze 4, 6 und 8 steuert, von denen jeder eine rechteckförmige Wechselspannung liefert, die jedoch gegeneinander um 120° el versetzt sind. Jedem der Kippstätze 4, 6 und 8 ist eine Umkehrstufe 10, 12 und 14 zugeordnet, die mit den Ausgangsapannungen dieser Kippsätze gesteuert werden. Mit den Auagangsspannungen der Umkehrstufen werden dann die Schaltelemente des Leistungsteiles 16 des dreiphasigen Wechselrichters gesteuert, dessen Ausgangsspannungen über einen Filter 18 den Leitungen LI, L2, L3 und ITl

zugeführt werden.

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Die Umkehrstufen 10, 12 und 14 werden mit den Ausgangsapannungen eines Steuersatzes 20 gesteuert, der wiederum in Steuerabhängigkeit von den Kippsätzen 4, 6 und 8 steht. Der Frequenzteiler bestimmt die Teile der Halbwellen der'Ausgangsspannung, während denen der leitungsteil 16 Energie von einer Glelohspannungsquelle in das teohaelepannungsnetz speist. Einer Messeinrichtung 22 werden die Weoheelspannungen der Leiter L1, L2, L3 zugeführt. Sie hat die Aufgabe, den Steuersatz 20 so zu regeln, daß die Wechselspannungen konstant bleiben, wobei die Dauer der von dem leistungsteil 16 gelieferten Energ;ieiinpulse verändert wird.

Der Oazill&tor 2, dessen Ausgangsspannung den in Figur 3 mit Eg bezeichneten Verlauf hat, kann eine beliebige Ausführungsform erhalten. In 3em in Figur 2B dargestellten AuBführungsbeispiel besteht er aus einem Kondensator 24» einem veränderbaren Widerstsd 26 und einer Doppelbasisdiode 28, wobei der Beginn der Stromführungezelt der Diode 28 durch die Zeitkonstante des aus Widerstand 26 und Kondensator 24 gebildeten HO-Gliedes bestimmt wird. Jedesmal wenn die Doppelbasisdiode 28 leitend wird, entlädt sich der Kondensator 24 Über den Widerstand 30, wodurch ein Transistor 32 einen Steuerstrom erhält und durchlässig wird, sodaß über einen im Kollektorkrels liegenden Transformator 34 ein Strom fließt.. Die Sekundärwicklung dles«a Transformators liegt einerseits an einer Steuerleitung 36, andererseits an der negativen Sammelschiene 38, Die Steuerleitung 36 ist an die mit 40 bezeichneten Eingangsklemmen jedes Kippsatzes (4, 6, 8) angeschlossen. Wie noch näher erläutert wird, sind diese Kippsätze über leitungen 42, 44, 46, 48, 50 und 52 so miteinander verbunden, daß immer nur einer der Kippsätze umgesteuert wird, wenn die Steuerleitung 36 einen negativen Impuls führt,

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ist aalie:

Der Aufbau der Kippsätze 4». 6 und 8 ist identisch. Es ist tarier nur der Aufbau des Kippsatzes 8 im Detail wiedergegeben. Dieser enthält einen Ausgangstrans formator 54 mit "einer Primärwicklung 56 mit Mittelnazpfung, die an die positive Sammelschiene 58 angeschlossen ist. Die äußeren Klemmen dieser Primärwicklung sind über die Emitter-Kollektor-Strecke'je eines Transistors 60, 62 an die negative Sammelschiene 38 angeschlossen, wobei die Emitter-Elektroden über die Leitung 64 miteinander verbunden sind und an· der Sammelschiene 38 liegen.

Die Transistoren 60 und 62 werden in dem leitenden bzw. gesperrten Zustand mit- Hilfe von RückkopplungBspannungen gehalten, die von Sekundärwicklungen 76 bzw. 78 des Transformators 54 abgegriffen werden. Die Umsteuerung der Transistoren wird durch die über die Klemme 40 zugeführten Steuerimpulse bewirkt, durch die der Steuerstrom des gerade leitenden Transistors abgezweigt wird, sodaß dieser sperrt. Zu diesem Zweck sind die Basen der Transistoren und 62 jeweils über eine Diode 68 bzw. 72 und einen Kondensator 70 bzw. 74 an die Eingangskiemme 40 angeschlossen. Außerdem ist die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 60 an die Sekundärwicklung 76 und die des Transistors 62 an die Sekundärwicklung 78 so angeschlossen, daß der gerade leitende Transistor durch die rückgekoppelte Spannung in diesem Zustand gehalten und der andere Transistor gesperrt wird. In den Rüokkopplungskreisen liegt jeweils ein Widerstand zur Strombegrenzung und eine für beide Rückkopplungskreise gerneisame ^iode 82.

Wenn der Transistor 60 leitend ist, fließt ein Strom von der positiven Sammelschiene 50 über die Mittelanzapfung und den linken

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Teil der Primärwicklung 56 sowie die Emitter-Kollektor-Strecke des Tranaistors 16 zurück zur negativen Sammelschiene 38. Infolge dieses Stromflusses wird die mit einem Punkt versehene Klemme der Primärwicklung negativ gegenüber der Mittelanzapfung, Das hat einen Steuerstrom zur Folge, der von der Spannung an der Wicklung 76 •über die Steuerstrecke des Transistors 60 und die Diode 82 sowie den Strombegrenzungswiderstand getrieben wird, durch den der Transistor 60 in dem leitenden Zustand gehalten wird. Gleichzeitig weist die Spannung an der Wicklung 78 eine solche Polarität auf, durch die die Steuerstrecke des Transistors 62 in Sperrichtung beansprucht und dieser Transistor vollständig gesperrt wird.

Die Kippsätze weisen zusätzliche Steuerausgangsklemmen 84 und 86 auf, die unmittelbar mit den äußeren Anschlüssen der Primärwicklung 56 verbunden sind. Diese Klemmen sind über die Leitungen 50 bzw. 52 mit Steuereingangsklemmen 88 bzw. 90 desjenigen Kippsatzes (6) verbunden, die vor dem Kippsatz 8 umgesteuert wird. Die Klemme 88 des Kippaatses 8 X3t über einen Widerstand an einen Punkt 69 angeschlossen, in dem die Diode 68 und der Kondensator 70 miteinander verbunden sind . In entsprechender Weise liegt die Steuereingangsklemme 90 über einen Wid-erstand an dem Verbindungapunkt 73 zwischen dem Kondensator 74 und der Diode 72. Wenn der Transistor 60 Strom führt, wird die Steuerausgangsklemme 84 im wesentlichen das Potential der negativen Sammelschiene 38 annehmen, während das Potential der anderen Steuerausgangsklemme infolge der Wirkung der Primärwicklung 56 des Transformators 54 etwa dem Doppelten des Potentials der positiven Sammelschiene 58 entspricht.

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Die umgekehrten Spannungsverhältnisse an diesen Steuerausgangsklemmen stellen sich ein, wenn der Transistor 60 gesperrt und der Transistor 62 durchgesteuert ist. .

Nimmt man zunächst an, daß an den Steuereingangsklemmen 88 und 90 keine Potentiale angelegt sind, dann wird bei jedem vom Oszillator 2 gelieferten Steuerimpuls, bei dem die Klemme 40 gegenüber der negativen Sammelschiene 38 negativ wird, das Potential der Punkte 69 und 73 unter das Potential der Basen der Transistoren . 60 und 62 abgesenkt. Das hat zwar keinen Einfluß auf den gerade nichtleitenden Transistor. Dagegen wird der Steuerstrom des gerade leitenden Transistors von der Basis abgezogen und über die Diode 68 in den Kondensator 70 fließen, wodurch die Aussteuerung des Transistors 60 herabgesetzt wird. Dabei ergibt sich eine V-erminderung des Flusses in dem Kern de.3 Transformators 56. Das hat eine Umkehr der Polarität- der Spannungen an den Wicklungen 76 und 78 zur Folge, .sodaß die mit einem Punkt versehenen Klemmen, positiv gegenüber den anderen Klemmen werden. Die Wicklung 78·' liefert dann einen Steuerstrom für den Transistor 62, während der Transistor 60 durch die Spannung der Wicklung 76 in dem gesperrten Zustand gehalten wird. Infolge der Rückkopplungswirkung wird der Transit stör 62 sehr schnell vollständig durchgesteuert und der Transistor 60 vollständig gesperrt. In diesem Zustand fließt dann ein Strom von der positiven Sammelschiene 5Ö durch den rechten Teil der Primärwicklung 56, die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 62 zur negativen Sammelschiene 38. Dieser Strom durch die Wicklung 56 erzeugt einen FIuS in dem Kern· des Transf ormatd.rs 5'4 von solcher Richtung,.daß die mit einem Punktversehenen Anschlüsse der Wicklungen de3 Transformators positives Potential annehmen,■-"gegen--

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über den Wicklungsenden, die nicht mit einem Punkt gekennzeichnet

Bei dem nächsten negativen Steuerimpuls des Oszillators 2 wird der stromführende Transistor 62 wieder gesperrt und der Transistor 60 wieder durchgeateuert. Man erkennt, daß jeder Kippaatz.in jeder Periode der von dem Oszillator 2 gelieferten Spannung einmal umgesteuert wird, sofern diese Kippsätze nur unter dem Einfluß der . über die Steuerleitung 36 gelieferten Impulse stehen.

Das gilt jedoch nicht mehr, wenn ein positives Sperrpotential an eine der Steuereingangskiemmen 88, 90 gelegt wird, das ausreicht, die Verbindungspunkte 69 bzw. 73 auch bei Anlegen eines negativen Steuerimpulses an die Klemme 40 auf einem ausreichend hohen positiven Potential zu halten, sodaß der Steuerstrom des jeweils gerade leitenden Transistors nicht über eine der Dioden 68 oder Ί2 in einen der Kondensatoren 70 bzw./74 abfließen kann. Man kann daher durch Anlegen geeigneter Steuerspannungen an die Steuereingangeklemmen 88 bzw, 90 aller.Kippsätze erreichen, daß bei jedem negativen Steuerimpuls des Oszillators 2 immer nur ein einziger Kippsatz umgesteuert wird.

Dieses Ergebnis erreicht ,man durch die in Figur 2B dargestellten Verbindungen zwischen den Steuerausgangsklemmen 04, 86 desjenigen Kippeatzes, der als nächster umgesteuert werden soll, mit den Steuereingangsklemmen 68, 90 desjenigen Kipp-sät se s der gerade umgesteuert wurde. Demensprechend sind die Klemmen 88 und 90 dee Kippsatzes 4 mit den Steüerausgfingsklemnen 84 bzw. 86 des Kippsatzes ' 6 über die Leiter ^2 und 4t verbunden. Die Steuereingangsklemmen

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88 und 90 des Kippsataes 6 sind mit den SteuerausgangSlclerimien 84

en - · und 86 des Kippsatzea 8 über die Leitung 50 und 52 verbunden. Die Steuereingangsklemmen 88 und 90 des KippsatzesBsind schließlich über die Leitungen 44 und 46 mit den Steuerausgangsklemmen 84 und 86 des Kippsatzes 4 verbunden. Auf diese Weise erreicht man, daß bei federn negativen Impuls des Oszillators 2 immer nur einer der Kippsätze 4, 6 oder 8 umgesteuert wird, wobei sioh die Polarität der von den Sekundärwicklungen des Transformators 54 gelieferten Spannungen umkehrt. Die von diesen drei Kippsätzen gelieferten rechteckförmigen Ausgangsspannungen sind daher um 120 el gegeneinander versetzt. Ihr Verlauf ist in Figur 3. dargestellt und mit E. (Kippsatz 4), Eg (Kippsatz 6) und Eg (Kippsatz 8) bezeichnet¹.

D er Leistungsteil 16 wird mit einer Frequenz betrieben, die dreimal so groß ist wie die Frequenz der Ausgangs spannung en der Kippsätze 4 , 6 und 8, deren Frequenz, der der Spannung zwischen den Leitern L1, L2, L3 und Fl entspricht. Die Steuerpotentiale für den Leistungsteil 16 werden von Sekundärwicklungen 92 und '94 des Transformators 54 jedes Kippsatzes abgeleitet* Die Wicklungen 92 aller Kippsätze sind über die Leitungen 96 und 98 an die Eingangsklemmen 100 und 102 und alle Wicklungen 94 der Kippsätze über die Leitungen 96 und 104 an die Eingangsklemmen 100 und 106 des Steuersatzes 20 angeschlossen, wobei die Wicklungen jeweils so in Reihe geschaltet sind, daß sich ihre Spannungen addieren. Die von den Wicklungen 92 abgeleitete Spannung ist gegen die von den Wicklungen 94 abgeleitete um TSC⁰ in der Phase versetzt. Da die Ausgangsspannungen der Transformatoren 54 einen rechteckförmigen Verlauf haben und um 120° versetzt sind, ergibt sich an den Ein-

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"gangsklemmen 100, 1C2 und 106 des Steuersatzes 20 eine -rechteckförrnige St euer spann u ng, deren Frequenz dreimal so hoch ist wie die Frequenz der von den Kippsätzen gelieferten Ausgangsspannung. Ihr Verlauf ist in Figur 3 dargestellt und mit E^₀ bezeichnet.

Jedesmal wenn die Eingangsklemme 1C2 de3 Steuersatzes 20 gegenüber den Klemmen 100 und 106 positiv wird (z.B. im Zeitpunkt t_Q ■in Figur 3) wird zwischen den Ausgangsklemmeη 108 und 110 ein Impuls (vgl. P. in Figur 3) abgegeben, der über die Eingangsklemmen 112 und 114 dem Leistungsteil 16 und zwar der Steuerstrecke eines steuerbaren Ventiles 116 zugeführt wird, das durch ihn in den leit- fähigen Zustand gesteuert wird, sodaß der Leistungsteil eine erste Halbwelle abgibt. Wird dagegen die Eingang sklenime 106 cles Steuersatzes 20 positiv gegenüber den Klemmen 100 und 102 (z.B. Zeitpunkt X_n in Figur 3), dann tritt an den Ausgangsklemmen 118 und 120, die mit den Eingangsklemmen 122 und 124 des Leistungsteiles 16 verbunden sind, ein Impuls auf, der gegenüber dem Impuls an den Eingang sklemmen 112 und 1:14 des Leistungsteiles um 180° versetzt iot und durch den das st euerbaro Ventil 126 gezündet wird, oodaß der Leis >n rgrteil eine zweiter Halbwelle lief ert (vgl. P₂ in Figur 3.)

Der Steuersatz 20 enthält zwei Sättigungstransformatoren 198 und 200, die z.B. Magnetverstärker sein können und eine Gegentakt-Schalt-Einrichtung 202. Der Transformator 108 ist mit einer Primärwicklung 2C4 versehen, deren mit einem Punkt versehener Anschluß mit der Eingarigsklemme 102 verbunden ist. Der andere Anschluß ist über eine Diode 206, einen Widerstand 226 und eine Diode 228 mit

der Klemme 106 verbunden. Ein Leiter 208 führt von dem gemeinsamen BADORISINAt

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Verbindungspunkt 227 zwischen der Diode 206 und dem Widerstand 226 über einen Widerstand 210 zu der Basis eines Transistors 212. Der Emitter dieses Transistors 212 ist mit der Eingangsklemme 100 über den Leiter 214 verbunden.

Der Sättigungstransformator 200 ist ebenso aufgebaut wie der Transformator 198 und mit einer Primärwicklung 206 v-ersehen, deren mit finem Punkt versehener Anschluß mit der Eingangsklemme 106 und deren anderer Anschluß über eine Diode 218, einen Widerstand 254 und eine D-iod-e 256 m it der Klemme 102 verbunden ist. Über einen Leiter 220 ist der Verbindungspunkt 255 der Dioden 218 und des Wid erstandes 254 über einen Widerstand 222 an die Basis des Transistors 224 angeschlossen. Der Emitter dieses Transistors 224 liegt über einen Leiter 214 an der Eingangsklemme 100.

D-er Transformator 198 ist mit einer Anzahl von Sekundärwicklungen S1 bis S7, der Transformator 200 mit Sekundärwicklungen "S8 bis S14 versehen. Die Wicklungen S? und S8 sind mit den Ausgangsklemmen 108-110 bzw. 118-120 verbunden und liefern" die Zündimpulse für die steuerbaren Gleichrichter 116 und 126 des Leistungsteiles 16.

Die Gegentaktschalteinrichtung 202 steuert die Magnetisierung eines Schalttransformators 230, mit dessen Hilfe unter anderem das Ende der stromführenden Perioden der Ventile 116 und 126 gesteuert wird. Außerdem liefert er die Steuerspannung für die Transistoren 266, 268 und 270 von elektronischen Schal tern 272,274 und 276. Die Primärwicklung 232 des Transformators 230 ist mit einer ?.:ittelan zapf ung versehen, die über eine Leitung 235 mit der positiven Klemme 234 einer nioht dargestellten Gleich spannungs-

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•quelle verbunden ist. Die beiden äußeren Anschlüsse der Wicklungen 232 sind über Leiter 236 und 237 an die Kollektoren der Transistoren. 212 und 224 angeschlossen. Die Emitter-Elektroden dieser Transistoren sind über einen Leiter 214 einerseits mit der negativen Klemme 233 der Gleichspannungsquelle, andererseits mit der Eingangsklemme 100 verbunden.

Zur Beendigung des Stromflusses duroh die steuerbaren Ventile 116 und 126 - die beispielsweise als steuerbare Gleichrichter ausgebildet sein können - aind Transistoren 242 und 244 vorgesehen. Die Kollektorelektroden dieser Transistoren sind mit einer Sammelschiene 250 verbunden, an die auch die Anoden der Ventile 116 und 126 angeschlossen sind. Die Emitterelektrode des Transistors 244 liegt an einer Anzapfung 246 der mit einer Mittelanzapfung versehenen Primärwicklung 248, die zwischen dem mit der Kathode des. Ventiles 116 verbundenen Ende der Wicklung und der Mittelanzapfung liegt, die mit dem der negativen Klemme einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. In entsprechender Weise ist der Emitter des Transistors 242 an eine Anzapfung 258 angeschlossen, die zwischen der Mittelanzapfung und dem Ende der Wicklung liegt, an das die Kathode des Ventils 126 angeschlossen ist. Die Transistoren 244 und 242 werden gesteuert mit der Spannung der Sekundärwicklungen 238 und 240 des Transformators 230. Diese Wicklungen sind so an die Steuerstrecken dieser Transistoren angeschlossen, daß der Transistor 244 immer durchgesteuert ist und dadurch das Ventil 116 löscht, wenn der Transistor .212 leitet und daß der Transistor 242 durchgesteuert ist und das Ventil 126 löscht, wenn der Transistor 224 leitend ist.

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Wenn'die Eingangsklemme 102 dee Steuersatzes 20 erstmals. z.B. im Zeitpunkt t positiv wird, bezogen auf die Klemmen 100 und 106, fließt ein Strom von der Diode 206 durch den Widerstand 226 und die Diode 228 zur Klemme 106. Von.da an bis zur Sättigung des Transformators 198 liefern die Sekundärwicklungen S1 bis S7 eine Ausgangs spannung, deren Verlauf P₁ in Figur 3 wiedergibt. Die Größe des Widerstandes 226 ist auf die Größe der Steuerapannungen zwischen den Klemmen 1C2-100-106 und auf die Größe des durch die Wioklung 204 fließenden Stromes so abgestimmt, daß sich ein Stromfluß von der Klemme 100 durch den Leiter 214, die Diode 400 und den Leiter 208 zur Klemme 227 ergibt. Der Stromfluß von der Klemme 227 durch den Widerstand 226 und Diode 228 zur Klemme 106 entspricht der Summe der zwei zuvor, genannten Ströme .'Da die Diode 400 Strom führt und ihr Spannungsabfall so an der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 212 liegt, daß sein Emitter positiv gegenüber der Basis ist, wird dieser Transistor gesperrt.

Sobald der Transformator 198 in Sättigung geht (Zeitpunkt t..), wird keine Spannung mehr in den Sekundärwicklungen SI bis S7 induziert und das Potential des Verbindungspunktes 227 wird annähernd dem der Eingangsklemme 102 entsprechen. Das hat zur Folge, daß ein ausreichender Strom über den Leiter 208, den Widerstand 210, die BasiR-Emitter-Strecke des Transistors 212 und den Leiter 214 zurück zur Klemme 100 fließt, durch den der Transistor 212 in den leitenden Zustand gesteuert wird. Das hat einen Stromflüß durch die untere Hälfte der Primärwicklung 232 des Transformators 230 zur Folge, wodurch in dessen Sekundärwicklungen 238 und 240 Spannungen (D₁ in Figur 3) solcher Polarität erzeugt werden, daß der. mit einem' Punkt versehene Anschluß der Wicklungen positiv ge-

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genüber dem anderen Anschluß ist. Diese Wicklungen sind so an die Steuerstrecken der Transistoren 244 und 242 angeschlossen, daß der Transistor 242 bei der angenommenen Polarität der Spannungen gesperrt und der andere Transistor durchgesteuert wird. Wie schon erwähnt, wird der steuerbare Gleichrichter 116 gezündet, jedesmal, wenn die Eingangsklemme 102 des Steuersatzes 20 positiv wird. Wird nun der Transistor 244 dürchgesteuert, dann wird dadurch der Strom .durch das Ventil 116 unter den Haltestromwert absinken, sod aß dieses in den Sperrzustand übergeht. In ähnlicher Weise v/ird nach Sättigung des Transformators 200 (Zeitpunkt t-.) der Transistor 224 leitend , wodurch in dem Transformator 230 eine Spannung umge-

kenrter Polarität (D₂ in Figur 3) induziert und dadurch der Transistor 242 durchgesteuert wird, was zur Folge hat, daß der steuerbare Gleichrichter 126 am Ende der Iinpulszeit der entgegengesetzten Halbwelle des Leistungnteiles 16 erlischt.

Der Leistungsteil 16 enthält gleichartige Schalt einrichtungen 142, 144 und 146, mit denen die Klemmen 136 und 138 der Sekundärwicklungen 128, 130 und 132 des. T-rans format ors 134 an die Leitungen LlO, L20 und L30 geschaltet werden können. Der Mittelpunktleiter NIO ist direkt mit den Anzapfungen 140 der Wicklungen 128, 130 und 132 verbunden.

Die Schalteinrichtungen bestehen aus zwei vollständig gleichen elektronischen Schaltern A, B, die jeweils eine Gleichriohterbrücke enthalten, zwischen deren Gleichstromklemmen ein Transistor liegt. Der Transistor des Schalters A ist jeweils mit 172, der des Schalters B ist mit 176 bezeichnet. Die Wechselspannungsklemmen der Gleichrichterbrücken liegen in den Wechselstromkreisen, sodaß

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über die elektronischen' Schalter A und B Ströme in beiden Richtungen fließen können. , .

D-er Transformator 230 des Steuersatzes ist mit zusätzlichen Sekundärwicklungen 260, 262 und 264 versehen, deren Ausgangsapannungen gleichgerichtet und den Emitter-Basis-Strecken der Transistoren 266, 268 und 270 zugeführt werden, die zusammen mit je einer Gleichrichterbrücke ebenfalls elektronische Wechselstromschalter 272, 274 und 276 bilden. Diese Schalter liegen jeweils zwischen der Anzapfung der Wicklungen ,128, 130 und 132 des Transformators 134 und den Ausgangsleitungen L10, L20 und L30. Wie sich noch zeigen wird, sind die Schalter 142, 144 und 146 immer offen, d.h. nicht stromführend, wenn die Schalter 272, 274 und 276 geschlossen sind, wodurch die Leitungen L10, L20, L30 und F10 miteinander. verbunden werden, ohne daß die Sekundärwicklungen 128, 120 -und 132 kurzgeschlossen werden. Die V-erbindung der Leitungen LlO, L20, L30 und NI0 hat den Zweck, die im Laststromkreis fließenden Blindströme an der Impedanz des Leistungstransformators 134 vorbeizuleiten. Durch das Öffnen der Stromkreise der Wicklungen 128, 130 und 132 wird der Stromfluß in der Primärwicklung 248 auf den Wert des Magnetisierungsstromes und des durch die Verluste hervorgerufenen Stromes vermind ert. Die Transistoren 242 und 244 brauchen daher nur für einen wesentlich, geringeren Strom bemessen zu werden, als die steuerbaren Gleichrichter 116 und 126, da sie nicht den Laststrom abzuschalten haben.

Wie schon eingangs erwähnt, arbeitet der Leistungsteil mit der dreifachen Frequenz der an den Ausgangsleitungen L10, L20, L30

- 16 -

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und N10 abgegebenen Wechselspannungen. Das bedeutet, daß der Transformator 134 jeweils eine positive, eine negative und eine positive Hallwelle während jeder positiven Halbwelle der Ausgangsspannung einer Phase und eine negative, eine positive und eine negative Halbwelle während jeder negativen Halbwelle der Ausgangsspannung an den leitungen. WO, L20, L30 und N1C liefert.

Durch eine geeingete Steuerung der in dem Leistungsteil 16 enthaltenen Schalteinricbtungen 142, 144 und 146 kann erreicht werden, daß Halbwellen der jeweils .erforderlichen Polarität in die Ausgangsgammelschienen gespeist werden. Wird beispielsweise während des ersten Abschnittes einer positiven Halbwelle der Ausgangsspannung der Phase A (B₁C) der zugeordnete elektronische Schalter "142A-(144» . 1.46) durchgesteuert, (bei 0° el)dann wird eine positive Teilspannung E^₁, (bzw. E^., E^₁) - vgl·. Figur 3 - auf die Sammelschiene gegeben. Diese Teilspannung dauert maximal 60° el bezogen auf die Periode einer zwischen den Sammelschienen abgegebenen Wechselspannung. Bei einem Phasenwinkel von 60° wird nämlich die Polarität der von dem Transformator 134 abgegebenen Ausgangsspannung umgekehrt. Zu^diesem Zeitpunkt wird der Schalter 142B (144, 146) geschlossen, sodaß eine weitere positive Teilspannung E.« (Eg₂ bzw. E_G p.) in die Sammelschiene gespeist wird. Auch diese Teilspannung dauert nicht langer als 60°. Bei einem Phasenwinkel von 120 ändert die Ausgangsspannung des Transformators 134 wieder ihre Polarität (vgl. P₁ und P₂ in Figur 3). Jetzt wird wieder der Schalter 142A (144, 146) geschlossen und eine dritte positive Teilspannung E_A, (Eg- bzw. E_c_) geliefert.

In entsprechender Weise setzt sich die negative Halbwelle der Ausgangsspannung E^" (E_B bzw. E₀) zusammen." Es" wird darauf hingewiesen,

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_1Q

JO 64/8256

daß der elektronische Schalter A immer zweimal hintereinander geschlossen wird, sodaß über ihn nacheinander eine positive und eine negative Teilspannung z.B. E_A- und E^ beim Übergang von der positiven zur negativen Halbwelle, der Spannung E_A in die Leitung L10 gespeist werden. Ebenso werden am Ende der negativen Halbwelle dieser Spannung E^ hintereinander eine negative und eine positive Teilspannung E_Ag und E_A1 über diesen Schalter- in das Wechselspannungsnetz gespeist. Die Schalt einrichtungen 144 und 146 werden , in entsprechenderweise durchgesteuert, sodaß sich an den Leitern L20-und L30 die in Figur 3 mit E^ und Eq bezeichneten ■Spannungsverläufe orgeben. ■

Die Zeichnungen lassen erkennen, daß die Anzapfungen 140 nicht ganz in der Mitte zwischen den jeweiligen äußeren Anschlüssen 136 und 138 der Sekundärwicklungen 128, 130 und 132, sondern näher bei den Anschlüssen 138 liegen. Die Anzapfung wird vorzugsweise so gewählt, daß die Spannung zwischen den Anschlüssen 138 und 140 gerade halb so groß ist wie die Spannung zwischen den Klemmen 136 und 14O. Bei einer solchen Bemesung tritt nämlich keine dritte Oberwelle in der resultierenden Wechselspannung auf. Wird jedoch ein rechteckiger Verlauf dererzeugten Wechselspannung gewünscht, dann kann man- auch die Anzapfung 140 in die M;Ltte legen, sodaß beide Teilspannungen gleich groß werden.

Die Schaltungseinrichtungen 142, 144 und 146 worden so gesteuert, daß über die elektronischen Schalter A und B während drei aufeinanderfolgend«^ ^u-"\bwellen der von dem Transformator 134 des Leistungsteiles gelieferten Wechselspannung positive Teilspannungen u'nd während 'der darauffolgenden drei Halbwellen negative Teilspan-

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BAD

ii 64/82 5 6

nungen in die Leiter L10,- L20 und 130 gespeist werden. Steuerimpulse, deren Frequenz der Betriebsfrequenz; des Transforina, tor a entspricht, deren Polarität jedooh im Takte der Frequenz der^ewünschten AusgangaweOhselapannung umgekehrt wird, werden von den Unücehrstufen 10, 12 und 14 geliefert, die ihrerseits von Spannungen ■ gesteuert werden, die von den Kippsätzen 4, 6 und 8 geliefert werden.

Jede Umkehrstufe TO, 12 und 14 besteht aus zwei gleichen Teilen C und D, die jedoch mit Spannungen angesteuert werden, die um 180° gegeneinander versetzt sind. Jeder Teil besitzt drei Eingangsklemmen 148,· 150 und 152, die an entsprechende Anschlüsse von Wicklungen 326 bzw. 328 angeschlossen sind, die mit einer Mittelanzapfung versehen und auf dem Transformator 54 des zugeordneten Kippaatzes 8 angeordnet sind. Die Klemme 148 ist über eine Diode. 158 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 160, eine gemeinsame Emitterleitung 162, einen Vorwiderstand 164 und eine Diode 149 mit der Eingangskiemme 150 verbunden. In entsprechender Weise besteht zwischen der Klemme 150 und der Klemme 148 eine Verbindung, die über die Diode 166, die Emitter-Kollektor-Strecke de3 Tranaistors 168, die Emitter-Kollektor-Strecke des Tranaistors 168, die Emitterleitung 162, den Vorwiderstand 164 und eine Diode 151 verläuft. Die Klemmen 148 und 150 des Teiles C sind

;'.26
an die Anschlüsse der Wicklungjund die Klemmen 148 und 150 des

τ
Teiles''an die Klemmen der Wicklungen 328 so angeschlossen, daß gleichbezeichnete Klemmen der beiden Teile gleichzeitig immer entgegengesetztes Potential führen. Infolge dessen .werden immer der Transistor 160 de3 Teiles C und der Transistor 168 des Teiles D gleichzeitig während einer Halbwelle der von dem Transformator

BADORIQINAL ~ 21 -

·. .. -> 9p 983 1 /0 3 Ί 0

ρ4 gelieferten Halbwelle- Steuerstrom führen, und der Transistor 168 des Teile.3 C und der Transistor 160 des Teile-s D während der darauffolgenden Halbwelle. '.'.'■

Der Teil G jeder Umkehrstufe ist dem elektronischen Schalter A und jeder Teil D dem elektronischen Schalter B im Lei-tungsteil zugeordnet. Dementsprechend ist der Teil C der Umkehrstufe 14 über leitungen 170 und 174 mit dem Schalter A, der Teil D über die Leitungen 178 und 180 mit dem Schalter B der Schalteinheit 146 so verbunden, daß der Transistor 172 (bzw. 176) dieser Schalter durchgesteuert wird, wenn einer der Transistoren 160 oder 168 des Teiles G (D) der Umkehrstufe 14 Strom führt.

In ähnlicher 7/eise sind die Steuerstrecken der Transistoren 172 und 176 der Sehalteinheiten 144 und 142 über die Leitungen 182-184, 186-188, 190-192 und 194-196 über die Vorwiderstände 164 der Teile G und D der Umkehrstufen 12 und 10 angeschlossen.

Die Emitter-Basis-Strecken aller Transistoren 160 der Teile G und D aller Umkehrstufen 10, 12, 14 sind an zugeordnete Sekundärwicklungen S1 bis 36 des Sättigungstransformators 198 im Steuersatz 20 und die Emitter-Basis-Strecken aller Transistoren 168 an zugeordnete Sekundärwicklungen S9 bis S14 des Sättigungstransformators 200 angeschlossen. Da die Transistoren 160 der Teile G und die Transistoren 160 der Teile D immer nur in entgegengesetzten Halbwellen der Spannung der Kippsätze Strom führen können, hat das zur Folge, daß immer nur die Transistoren 160 der Teile C oder D in der gleichen Halbwolle der Ausgangsspannung des Transformators 154 Strom führen können, und zwar in der Zeit, wo durch

22 - '' " -.«.lA» 1

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die Spannung E₁₀ an den Klemmen 100, 102 und 106 des Steuer satzes '20 der Transformator 198 umraagnetisiert wird, Aus dem gleichen Grunde führen während der gleichen Halbwelle der vom Transformator 54 gelieferten Wechselspannung immer nur die Transistoren 168 der Teile D oder 0 Strom, sobald die an den Eingangsklemmen 100, 1Ö2 und 106 anliegende Spannung ihre Polarität ändert.

Der Transistor 172 der Schalteinrichtung 146 wird durchgesteuert, immer."wenn der Transformator 198 des Steuersatzes 20 während der Zeiten t_Q bis t.. ummagnetisiertwird und die Spannung E_g (in Figur 3) positiv ist, da während dieser Zeit der Transistor 60 und der Widerstand 164 dieses Teiles C der Umkehrstufe 14 stromführend ist» Während dieser Zeit ist auch der Tranaistor 160 des Teiles C der Umkehrstufe 12 stromführend und damit auch der Schalter A der Sc halt einheit 144. Gleichzeitig ist jedoch von der Schalt einheit 144 der Schalter B durchgeateuert, da die Spannung E, negativ ist und der Transistor 160 des Teilea D der Umkehrstufe 10 Strom führt.

Der Schaltzustand der beiden Schalter A und B einer jeden Schalteinheit, z.B. der Einheit 146 hängt somit von der Polarität d-er Ausgangsspannung des Kippsatze3 ab, der über die zugeordnete Umkehrstufe diese Sehalter steuert, und von der Polarität der dem Steuersatz 20 zugeführten Steuerspannung, die in Figur 3 mit E₁₀ bezeichnet ist und deren Frequenz dreimal so groß ist wie die der Ausgangaspannungen der Kippaätae. Bei Gleichartiger Polarität dieser beiden Spannungen (beide positiv oder beide negativ) ist immer der Schalter A gesch?_ossen, bei ungleichnamiger Polarität immer der Schalter B..Das ist darauf zurückzuführen, daß bei gleichnamigen Polaritäten der Spannungen E. , E^- bzw. E„ einerseits und der 3pannung 2^₀ andererseits entweder/der Transistor 168 des Teilea C

"or 'I'rr/:c"'s t er ICv. oder

90983 1/03 10 '

BADOR!@INAL

IH SA/8256

einer jeden Umkehrstufe 10, 12, H, bei ungleichartiger Polarität dagegen immer einer der.beiden Transistoren, 160 oder 168 des Teiles D dieser Umkehrstufe durchgesteuert ist, wobei die Einheit C immer dem Schalter A und die Einheit D dem Schalter B zugeordnet ist. ■ -

Die Anordnung nach Figur 2 ermöglicht es, die Zeitabschnitte, während denen die steuerbaren Gleichrichter 116 und 126 stromführend sind (in Figur 3 durch die Kurven P^ und P₂ wiedergegeben) und während denen Energie aus der Gleich Spannungsquelle in den Transformator 134 gespeist wird, abhängig von einem Steuersignal zu verändern, das von einer Messeinrichtung 22 geliefert wird, und'das abhängig ist von der Größe der Spannungen an den Klemmen L1, L2 und L3· Diese Messeinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Brücke 24B, mit den Eingangsklemmen 2B6 und 288 und den Ausgangsklemmen 290 und 292. Zwischen den Klemmen 286-292 und 288-290 lie- ' gen Widerstände 294 bzw. 296. In den beiden anderen Brückenzweigen liegen Zenerdioden 298 und 300. Dioden 302, 304 und 306 liegen zwischen den Leitungen 11, L2 und 1/5 und einer gemeinsamen Leitung 308, die über einen festen Widerstand 310 und einen einstellbaren Widerstand 312 mit der Eingangsklemme 286 der Brücke verbunden ist. Die andere Klemme 288 liegt über den Leiter 314 an der Sammelschiene .1110. Ein Kondensator 316 liegt zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 310 und 312 und der Sammelschiene N10 parallel zu der Brücke 284» um die daran liegende Spannung zu glätten. Die Ausgangeklemme 290 der Brücke ist über einen Leiter 318, 'die Wicklungen 320 und 322 der Sättigungstransformatoren 198 und 200, den Leiter 323 und dan Strombegrenzungswiderstand 324 mit de.r anduren Klemme 292 der Brücke verbunden. Die Größe des in diesem Stromkreis fließenden Stromes und seine Vorzeichen hängt von der Abweichung

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der Spannung-der von dem Wechselrichter abgegebenen Spannung von einem Pestwert ab und bestimmt die Zeitspannungsfläche, die die Sättigungstransformatoren 198 und 200 aufnehmen können, bevor sie in Sättigung gehen. Dadurch wird die Stromflußzeit der steuerbaren Ventile 116 und 126 und damit die Größe der abgegebenen' Wechselspannung verändert. Der Arbeitspunkt der Sättigungstransformatoren 198 und 200 wird mit Hilfe eines veränderbaren Widerstandes 346 eingestellt, über den Vormagnetisierungswicklungen und 338 der Transformatoren 198 und 200 in Serienschaltung an eine -Gleich spannungsqu eile mit den Klemmen 233 und 234 angeschlossen sind. ' .

iiach dieser Beschreibung des Aufbaues und -.'Tr Funktion der einzelnen Einheiten des in Figur 2 dargestellten Wechselrichters wird nunmehr seine Punktion zusammenfassend an Hand der Figur 3 erläutert.

Dort ist rait S,-, der V-erlauf dor von dem Oszillator 2 abgegebenen Spannung bezeichnet. IvIit dieser Spannung werden die Kippsätze 4, 6 und 8 ausgesteuert, die so untereinander verriegelt sind, daß sich nach-jeder Periode* der Spannung Ep immer nur die Polarität der Ausgangsspannung eines dieser Kippsätze umkehren kann, z.B. die der ·■ Au ago ng-s spannung dos Kippsatzes 8 im Zeitpunkt t , die der Aus^angsspannung des Kipnsatzea 6 (Eg) im Zeitpunkt t,_, und die der Spn.nn-jng. dna K ipps.'i ty.es P (I¹J _?)' im Zeitpunkt t, . Man erkennt, l'iii diene Spannungen gegeneinander um 120° versetzt sind, wenn man als Besugsgrößo die Periode einer solchen Spannung mit 360° bezeichnet,

Die ausgang spannungen -lioaor Kippsütse werden addiert und als o^euurapunnung den Ein^an^skleinriun 100, 102 und 1ü6 d es Steuer-

BADORKSInAl"¹ 909831/0310

8238

satzes 20 zugeführt. Biese Spannung hat den in Figur 3 mit E₁Q · bezeichneten Verlauf. Die Frequenz f_g dieser Spannung iat dreimal ao groß wie die der Auagangsspannung d er Kippaätze. Mit dieser Spannung E₁₀ werden die Sättigungstransformatoren des Steuersatzes gesteuert und zwar mit der positiven Halbwelle der Transformator 198 und mit der negativen der Transformator 200. Während der Ummagnetisierung dea Transformators 198 entsteht an seinen Sekundärwicklungen eine Spannung, die in Figur 3 mit P₁ bezeichnet ist. Mit der Dauer dieser Spannungsimpulse stimmt auch, die Stromflußdauer des steuerbaren Gleichrichters 116 überein, wie sich im folgenden noch zeigen wird. Während der Ummagnetiaierung des Transformators 200 während der negativen Halbwellen der Spannung Fi₁₀ steht an dessen Sekundärwicklungen eine Spannung, die in Figur 3 mit Pp bezeichnet ist. Die Dauer dieser Impulse stimmt mit der Stromflußzeit dea steuerbaren Gleichrichters 126 überein. Nimmt man an, daß der Transformator 198 in dem mit t... bezeichneten Zeitpunkt in Sättigung geht, dann wird in diesem Zeitpunkt die Spannung an seinen Sekundttrwicklungen zusammenbrechen und gleichzeitig der Transistor 212 durokgesteuert, sodaß an den Sekundärwicklungen des Transformators 230 eine Spannung auftritt, deren Verlauf in Figur 3 mit D₁ bezeichnet ist, durch die der Transistor 244 durchgeoteuert und infolge dessen das Ventil 116 im Zeitpunkt t₁ gesperrt wird. Das Ende dieser Spannung an dem Transformator 230 ist bestimmt durch den Vorzeichenwechse] der Spannung E_1n im. Zeitpunkt t_?. In diesem Augenblick wird numlich der Transistor 212 gesperrt und von da an der Transformator 200 ummagnetisiert, sodaß an seinen Sekundärwicklungen eine Spannung auftritt, die in Figur '■} mit Pp bezeichnet ist. Durch die Sp ar j η ung 'der V/icklung SB wird der uteuerbare Oleic hricLter 126 rjezlfmlet, der dann leitend

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,bleibt bis zum 2eltpunkt t_v. wo dieser Transformator 200 in Sät- * tigung geht un4 der Transistor 224 leitend wird. Dadurch entsteht " an den Sekundärwicklungen des Transformators 230 wiederum eine

Spannung, die in Figur 3 mit D₂ bezeichnet iat und die eine solche t Polarität hat, daß jetzt der Transistor 242 durchgesteuert und da- - durch das Ventil 126 in den sparenden Zustand gebracht wird. Aus Figur 3, inabeaondere den Stromverläufen P^ und P₂ erkennt man, daß die steuerbaren Ventile 116 und 126 abwechselnd Strom führen, wobei ι zwischen den Strqmführungszeiten dieser beiden Ventile eine Zeit-• ■ spanne liegt, die tait Hilfe· der Vormagnetisierung der Kerne der j Sättigungstraneformatoren .198 und 200, insbesondere abhängig von der Abweichung der Ausgangsspannung des Wechselrichters von einem

gewünschten Sollwert abhängt. Weiter erkennt man auch, daß der eigentliche IieistuhgBtransformatör 134 des Wechselrichters mit einer Frequenz ummagnetisiert wird, die dreimal so groß wie die Frequenz der Ausgangsspannungen der Kippsätze und der gewünschten Wechsel-Bpannungen ist und daß zur Erzeugung der drei Spannungen eines DrehatroinByatems ein einziger Trans forma tor ausreicht.

Die Spannungen an der Sekundärwicklung 128 des Transformators 134" werden auf die Leitung E10 durch die Sohalteinheiten so geschaltet, daß sich zwischen dieser Leitung L10 und dem Mittelpunktaleiter NIO der in Figur 3 mit B^ bezeichnete Weobselspannungaverlaüf ergibt. Die Spannung ewi ac hen den Leitungen L20 und ΓΠΟ wird von der Sekundärwicklung 130 abgeleitet. Ihr Verlauf ist in Figur 3 mit Eg bezeichnet. Die Spannung zwischen den Leitungen L30 und ΚΊΟ schließlich wird vor. der üclrunuärwicklung 132 abgeleitet. Ihr '*. Verlauf ist in Figur 3 mit E_r, bezeichnet. ·

,BAD ORIGINAL - -7. -

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W ie solion ζην or erwähnt , ist der Steueren ο t.'-.r.d ^' Schalter A und E einer ^elen Behalten nhei i 1 ·! 2, 14 4 und 146 abhängig von den von den UmlceLrntufen gelieferte¹]. Steuerspannnngen. Per V er?, auf diecpr SteuorEp.'innungtnj Int in Figur 3 ebenfalls wiedergegeben. J^i t 142Λ ist dabei der Verlauf der Steuerspannung bezeichnet, die dem Schalter A der Einheit 142 von der Umkehr stufe 10 Teil O zugeführt wird. Der 7-erlauf der Spannung des Teiles D diener Stufe ist mit 1423 bezeichnet. Diese Spannung wird 1·τ Schalter B zugeführt.

In entsprechender Weise ist der Verlauf der Steuerspannung für den Schalter 144A nr.t 144A und der des Schalters K-4B mit 144E, der Verlauf der Steuerspannung für den Schalter 146A mit 146A und der der Steuer spannung für den Schalter 146B mit 146? bezeichnet.

Aus Figur Z- erkennt :iK.r,, -l'^:\?.· in dem -Zeitintervall zwischen t und ⁴ _Μ der fiteuerbpre Gl oi ohricht e^ 116 Strom führt (P.) und daß währen;] dieser Periode die Schalter 142B, 144A und 146A durchgesteuert Rind. Dcrtentsprechend liegt an LIC die in dem betrachteten 73ereich negative Klemme 136 der Wicklung 128, an 1.20 die positive Klemme 13ß der '//ick lung 130 un? an LJ. U die ebenfalls positive Klemme 138 der Wicklung 132. In: Zeitpunkt t.. geht der Transformator 198 in Sättig,Ling; es vtrscl wi η den daher die Steuerspannungen 142B, 144A und 14Ok,- so3ai? die entsprechenden Schalter sperren. Während des Irereicnes z\vif5chen t. und t,. ist der Trarjsfcrmiitor 230 erregt und liefert die Spannung T₁ -uroh die die Transistoren 266, 26P und £70 durohgesteuert ur. 3 radur^): die Leiter ITC, 120, L3G und N10 miteinander verbunden "'erJi.n. Γ-s -wiederl:olt sich jedesmal, wenn eine>·· der Sätiigur.gcl vr Tiefonr.atoren 1-'¹H oder 2(0 in Sättigung geht- Ct₁, t^.uaf,). I'-hnl werdor. gl eic t zei 1. ig -ü_e Tran sinteren 244 und 242 e-bweo.-.r.-olr..* d'.r- .'jnai: e-iert, nämlicr a.i t L₁ δον Tran-

90983 1/03 10 . ——^i

13 64/8256

slat or 244 und mit tv, der Tranaistor 242, sodaß der Jeweils leitende steuerbare Gleichrichter 116 bzw-, 126 ir. den Sperrsusrard gebt.

In ce:;· η lohnten Intervall von Zeitpunkt t_:- bis t~ ist rl er steuerbare Gleichrichter--'126' leitend (P₀) , so Ia-Li sich die Polarität der

C-

Spannungen an ßllen Gekuridärwicklungen des Transformators 134 umkehrt. 7/ie aus Figur 3 hervorgeht, sind in diesem Zeitabachnitt die Schalter 142A, 144-Λ und 14-6B ,iureigesteuert. Das hat zur Folge, dais die -jetat negative Kle:-..r;ie 138 der Wicklung 128- an die Leitung 110, die ebenfalls negative' Klemme 138 der Y/icklung 130 an der Leitung L20 und/Oie positive Klerur/.e 1?6 der Y/ioklung 132 an der Leitung L30 liegt.

In dem bei t, beginnenden Tntervall wird wieder der steuerbare nieicLrie'-.t er 116 strenfi; hrend (P.) und :'ie Pclarität aller Se-

Lingen dos Transformators 134 kehrt sich erneut um, sod aß jetzt wieder die jeweils unten liegenden mit einem Punkt versehenen Kluim.'ion positiv sind. Tn iit;se;^;i Zeitabschnitt sind - wie wiederum ■Figur 3 eindeutig zeigt - -.lie Schalter 1··]·2Α, 1443 und 146A leitend, sod-aS jetzt die positive ?Llemme 1?8 der Wicklung 128 an ei ie Leitung-L1C_T die negative Klemme 136 der Wicklung 130 an der Leitung 7,20 und die positive Klemme 13^ der Wicklung 132 an der Leitung T.30 1^: f!gt. Es steil t '.or. ch somit on diesen Leitungen ein Spannu-ügGverlf. uf ein, der in ?igur 3 mit EM und i,'_f, bezeichnet ist.

II-,V¹".. ,.

LLeae cpannungen worden mi J; üilfe eines LO-/liters 18 mit den .Jnu;o:, c'fi-, 2VO und 2h;·¹ geglättet, eodni3 slc:h zwischen den Aus-,gangs;.!ommen Γ; und Ll, 1.2 und 13 eine ηηΐιοί',ιΐ sinusförmige Spannung -.ergibt. .

^v. !''iguren '

7 Ar.rjr.riiche

909831/03 ΊΟ

Claims (1)

1. ? a t e η t a η ο ρ r Ii e h e

   'Wechselrichter rait einen Ausgangstrans forma t or zwischen der J Gloichs tromquelle und den Wechselspannurigsklerrxen, der eine Y/er;h30lspB.nriung mit -3er Frequenz f^ liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangstransformator (134) eine Wechselspannung mit der Frequenz f_o liefert, die größer als die Frequenz C₁ ist und mind eat ans. eine erste und eine sweite Sekundärwicklung; (13Ö-14O; _136-140) trägt, von denen die erste (138-140) ■ über einen ersten Schalter (146A) und die zweite ('!36-14C) * Über einen zweiten Scru-Iter (IASV-) mit den Ausgangaklomraen

   des Wechselrichters verbunden ist, daß ein Steuergerät vorgesehen ist_p durch das die beiden Schalter (146A, E) abwechselnd im Takte der Frequenz f_r- durchgesteuert werden und das

   ei

   eine Umkehrstufe (14.) enthält, mit deren Hilfe die Reihenfolge der Durc!: steuerung der beiden Schalter (H6A,B) im Takt der Frequenz C₁ umgekehrt wird.

   2. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch- gekennzeichnet, daß

   _] die Frequenz f_? ein ■ ganzzahliges V ielfaches der Frequenz f..

   ist.

   3. 'Wechselrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Freauenz f^- dreimal no groß int wie jie Frequenz f , daß •Jie erste Sekundärwicklung (l-3i-~ 14i"-.) eine kleinere Wechsels, annung liefert als die zweite Sekundärwicklung (136-140) und daß die Umkehrstufe (14) die Umsteuerung der Schalter (146A,D) immer dann vornimmt, wenn die ertite Sekundärwicklung übei^r den ersten Schalter (142A) geradu mit: den Aus gangs klemme η verbun-

   den war,

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   _ ■■*$ -

   jj 64/8256

   4. Wechselrichter nach Anspruch 3, dadurch gekeimt chnet, daß die von der zweiten Sekundärwicklung gelieferte Wechselspannung doppelt se groß Ist wie dio von lar erst en Sekundärwicklung gelieferte Wechselspannung.

   5. Wechselrichter nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgangstransfoinnator (154) mit ein ei

   ' Primärwicklungen (24f~O versehen iat,die über je einen steuerbaren Gleichrichter (116, -"K¹Ti) an eine Gleichspannimgsquelle angeschlossen sind und da!; die steuerbaren Gleichrichter im. Tukt der Freqnarr. f,- abwechselnd gezü:idoi werden.

   G, Wee heel ri oh -.t-er nach Ancrrucb 5 ι dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuersatz (iO) vorgesehen ist, der die Zündiinpulse für die steuerbarer. Gleichrichter liefert und mit dessen Hilfe der jeweilc gesü-mlete Gl ei ehr ic hl er vor dem Zünden des anderen Gleichrichters gelöochl wird, wobei der Seil j unkt der Löschung von einer Steuergröße abhängig ist.

   7. V/echselrich ter nacl Anspruch 5 oder G, dadurch gekennzeichnet, daß ;'edc Primärwicklung des Ausgangstransforraators (134) mit einer Anzapfung (24b, ??8) versehen ist, die über je einen Transistor (LM4, 24;) an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist uno dn!^: α ie 'imnui :;⁺or(;n nbvveer.se] nd mit Hilfe von Steuerspannurge:; cu ror.gesi οι; ort werden, Sie von einen Hilfctranaformator ( V", ) ·?Θί? Sttiuei^.'itires ("L-) geliefert werden.

   I. ',Vechsenrich¹ er nach eine:, der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennztri cr.net, uaü ein cri'ter Schröter ('"7^) vorgesehen ist,

   ₍ der parnlleu zv. den A'isg-'ir-gsklemmen (14c , LK.) liegt und der

   90983 1/03 10

   BAD ORIQINAL

   in der Zeit zwischen der Löschung eines steuerbaren Gleichrichters und der Zündung des anderen durchgeschaltet ist.

   9. Wechselrichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schalter (276) mit einer Spannung gesteuert wird, die durch Gleichrichtung einer vom"Hilfstransformator (230) gelieferten Wechselspannung gewonnen wird.

   1C. Wechselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß ,-jedem steuerbaren Gleichrichter (116, 126) in dem Steuersatz (20) ein Sättigungstransformator (198, 200) zugeordnet ist, der die Zündirapulse liefert, daß den Primärwicklungen (204, 216) dieser Transformatoren abwechselnd die Halbwellen einer reqhteckförinigen Speisespannung mit der Frequenz fp zugeführt werden, und daß der Sättigungszeitpunkt dieser Transformatoren innerhalb der Halbwellen dieser Speisespannung liegt und mit Hilfe einer ν eränderbaren Vormagnetisierung einstellbar ist.

   11. Wechselrichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierung von den Abweichung der vom Wechselrichter gelieferten Ausgangsspannung von einem Sollwert abhängig ist in der Weise, daß bei negativer 'Regelabweichung das zur Sättigung nötige Zeitintervall vergrössert wird und umgekehrt .

   "12, Wechselrichter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurph ge-■ kennzeichnet, daß der Hilfaträne formator {250) des Steuersatzes

   (20) eine Primärwicklung (232) mi t Mittelanzapfung besitzt, die • . 90983 1/03 10

   an einer Klemme (234) einer Gleictspannungsquelle liegt, deren andere Klemme (233) über je einen Transistor (212, 224) an die äußeren Klemmen der Primärwicklung angeschlossen ist.

   13. Wechselrichter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Transistor (212) durchgesteuert wird, sobald der eine Sättigungstransformator (198) in Sättigung geht, daß der andere Transistor (224) immer dann durchgesteuert wird, wenn der andere Sättigungstransformator (200) in Sättigung geht und daß die Durchsteuerze it eines jeden Transistors im Nulldurchgang der dem Steuersatz (20) zugeführten Speisewechselspannung endet.

   14. "'eehselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die !Umkehrstufe (14) aus zwei gleichen Teilen C utir¹ T) besteht, die jeweils zwei Transistoren (160, 16ti) enthalten, deren lOrnitter-Kollektor-S'trecken in dem Steuerkreia :les 2Li{;ecrdi":eten, zwischen Ausgangstransformator (134) und den Ausgangs klemmen des V/ech seirichte rs liegenden Schalters (T46A,3) liegen und von denen der eine Transistor (160) mit der Spannung einer SekundarwicMung (S1 ) des einen Sättigungstransforaators (19"B) und der andere Transistor (168) mit der Spann-;r.i- einer Sekundärwicklung (39) des anderen Sättigungstr.'ir.-sformators (200) gesteuert wird, daß ein Kippsatz (8) mit einen Aus.^angslrans for nut tor (54) mit mehreren Sekundäi'wicklunron {2'Λ(·, 22H₁ 2'JO, 1".!4") vorgesehen ist, Oer eine rechteckförmi.i-e iiili'nopannur.g -ler Pre iuenz f. liefert, und .iaß in den En: i i C er-ilollek tor-Krcie eineo jeden Transistors (160, 168) ler bei α en "'!'eile ( :, Γ-; der TJrnkeh rsti; fe (14) eine .Sekundär-' wickl.ur,;: ac rescu: ■(·'. int, dnfc v/ührend Jer einen Halbv/elle der

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   Hilfswecii3elspannung immer nur einer der beiden· Translatoren eines Teiles Strom führen kann und zwar in dem·einen Teil (G) der Transistor (160), der dem einen Sättigung3trandformator (198) und in dem anderen Teil D, der Transistor (168) der dem anderen Sättigungstransformator (200) zugeordnet ist.

   15. Wechselrichter zur Erzeugung von η Wechse.lspannungen, die um: 36O°/ⁿ gegeneinander in der Phase versetzt sind, unter Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch, gekennzeichnet, daß jeder Phase eine erste und eine zweite Sekundärwicklung auf dem Ausgangstransformator (134) und zwei Schalter (142A,B; 144A,3;"146A,B) zugeordnet sind, über die;;-die Wicklungen εη die Phasenleitung (L10, L20, L30) angeschlossen sind, daß jeder Phase eine Umkehrstufe (1 C, 12, 14) für die Steuerung der in dieser Phase liegenden Schalter und jeder Umkehrstufe ein Kipp satz (4, 6, 8) zugeordnet ist und daß diese Kippsätze so untereinander verriegelt sind, daß sie recht- , eckförrnige Wechselspannung liefern, die in der Phase gegeneinimder um 360°/n versetzt sind. . ■ , - ' '

   ι 16. Wechselrichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß allen Kippsätzen gleichzeitig die Ausgangsimpulse eines Oszillators (2) zugeführt werden, die mit einer'; Folge frequenz £_--'■ 2n f. geliefert werden. - . ' _ [

   17. Wechsel ricit er nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich- '.. net, daß die Speisewechaelapanriung def'Frequenx f_? für d on: ■ Steuersatz (20) von ■] en Ausgangs spannungen ^ der'.Kippsätse (4",' 6,.1-:) abgelci. tot werden und zwar durch Atfdi tion" dieser Ausgangsspatmungen. ■.;...'

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