DE1563296A1

DE1563296A1 - Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer

Info

Publication number: DE1563296A1
Application number: DE19661563296
Authority: DE
Inventors: Theodorus Hehenkamp
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-07-24
Filing date: 1966-07-20
Publication date: 1970-03-26
Also published as: FR1487648A; AT259076B; BE684488A; JPS4432129B1; US3412315A; CH462313A; GB1099895A; ES329368A1; NL6509623A

Description

I ο b J ^ 3 b vo/mr

Dr. IIerfcert Scholx Patentanwalt

Anmelder: H.γ. Philips' GtoeÜamper.fabrteken Akte No. PHN- 994

Anmeldung vomi 19· Juli 1966

Gleichstrom- Wechselstrom- Umformer.

Erfindung betrifft einen Gleichstrom- Wechselstrom-Umformer mit wenigstens einem gesteuerten Gleichrichter und einem mit einer praktisch ohmseheη Last gekoppelten und dadurch unterkritisch gedämpften Kreis, der über den Gleichrichter von einer Gleichspannungsquelle periodisch von Steuerimpulsen angeregt wird, die mittels eines parallel zur Last geschalteten Generatorkreisee der vom Umformer erzeugten Spannung entnommen werden.

Unter einem unterkritisch gedämpften Schwingungskreis wird ein Schwingungskreis verstanden, bei dem der die Anschlussdrähte durchfliessende Strom bei Anschluss an eine Gleichstromquelle zunächst ansteigt, dann abfällt, gleich Null wird und schlieeslich seine Richtung umzukehren sucht.

Der Generatorkreis kann unmittelbar oder ober einen Transformator parallel zur Last liegen.

Ein Nachteil eines bekannten Umformers der erwähnten Art

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besteht darin, dass beim Einschalten der Last die Umformerspannung beträchtlich abfällt. Dies ist darauf zurückzuführen, daae die Spannung an gesteuerten Gleichrichter im Zeitpunkt dfts Leitendwerden3 bei Belastung so klein ist. Die Folge ist, dass der gesteuerte Gleichrichter bei Belastung nur einen kleinen Stromimpuls durchlasst, obwohl, gerade dann ein grosser Stromimpuls durch den gesteuerten Gleichrichter notwendig wäre.

Die Erfindung zielt darauf ab, diesen Nachteil zu beseitigen oder wenigstens herabzusetzen. Gemäss der Erfindung iet ein Gleichstrom- Wechselstrom- Umformer der eingangs genannten Artjdadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit der Last ein Hilfakondensator liegt,' der auch mit dem Generatorkreia in Reihe geschaltet ist.

Infolgedessen eilt beim Einschalten der Last die Spannung an der Last und demzufolge die Spannung am Generatorkreis gegenüber der Spannung des Umformers an der Speiseseite des^HiIfekondensatore vor, so dass die Steuerimpulse früher abgegeben werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die Spannung am gesteuerten Gleichrichter im Zeitpunkt des Leitenwerdens bei eingeschalteter Last grosser als ohne Anwendung der Erfindung wird, wodurch die gewünschte Energiezufuhr zur Last möglich wird.

Die Last besteht vorzugsweise aus wenigstens zwei getrennt schaltbaren Teillasten. Ohne Anwendung der Erfindung ist die Spannung am gesteuerten Gleichrichter im Zeitpvnkt des Leitend-

t werdens bei hoher Belastung geringer als bei .kleiner Belastung.

Polglich lässt der gesteuerte Gleichrichter bei hoher Belastung einen kleineren Stromimpuls als bei kleiner Belastung durch, während dann gerade ein groaserer Stromimpuls gebraucht würde. Durch Anwendung der Erfindung ist ein solcher grösserer Stromimpuls erzielbar, da bei zunehmender Belastung die Spannung am Gene-

009813/0623 _{BAD 0RlelNAL} '

- 3 ratorkreis auch im zunehmenden Kasse ,-jtvenuber der Spannung dea Umformers an der Speiseseite dee Hilfskondensators voreilt, so dass die Steuerimpulse wieder früher aVfegeben wer en. Hierdurch wird die Periodendauer abgekürzt und die grössere gewünschte Energiezufuhr zur Last möglich.

Die Impedanz des Hilfskondeneators bei der Frequenz des Umformers die sich bei maximaler Last einstellt, ist vorzugsweise höchstens gleich den Widerstand dieser Last und insbesondere kleiner als zwei Drittel dienes Widerstandes. Bei grösseren Werten der Impedanz des Hilfskondensator wird der Einfluss dieses Kondensators auf die Frequenz des Umformer« zu' grose.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung¹ näher erläutert. Ee zeigen: ' ' . .

Figur 1 einen Umformer mit Last ohne Anwendung der Erfindung;

Figur 2 einen Umformer mit Last nach der ErfindungΓ' Figur"3a den Verlauf der Spannung am gesteuerten Gleichrichter des Umformers nach Figur 1 als Funktion der Zeit bei kleiner Belastung,

Figur yb den Verlauf der Spannung am gesteuerten Gleichrichter des Umformers nach Figur 1 als Funktion der Zeit bei gröeserer Belastung,

^ Figur 5c den Verlauf der Spannung am gesteuerten Gleichrichter des Umformers nach Figur 1 als Funktion der Zeit bei maximale Belastung und

Figur Jd den Verlauf der Spannung am gesteuerten Gleichrichter des Umformers nach der Erfindung (Figur 2) als Funktion der Zeit bei maximaler -Belastung.

Figur 1 zeigt Anschlussklemmen 1 und 2 einer Gleichstromquelle von z.B. KCV., die nit der Reihenschaltung eines Thyris-

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tors 3f einer Drossel 4 und eines Kondensators 5 überbrückt sind. Parallel zum Kondensator 5 liegen eine weitere Drossel 6, ein Steuerimpulsgenerator 7 und die Lasten Θ, 9 und 10 in Reih· mit Schaltern 11, 12 und 13· Lasten Θ, 9 und 10 bestehen z.B. aus Glühlampen. Die Impulse des Steuerimpulsgenerators 7 werden über Verbindungen 14 und 15 dem Thyristor 3 zugeführt.

Während des Durchlaseintervalls des Thyristors 5 wird die Schwingung des Schwingungskreises A_f 5» 6 von der Last unterkritisch gedämpft, Waheend des Sperrintervalle dee Thyrietor· 3 wird die Schwingung des Kreises % 6 von der Last gedämpft·

Die Spannung am Thyrietor 3 im Figur 1 ist ale Funktion

der Zeit schematisch in Figur 3a für den Fall, dass nur der Schalter 11 geschlossen ist, dargestellt. Die Belastung besteht dann nur aus der Lampe Θ. In Figur 3 ist auf der Abssieee die Zeit und auf der Ordinate die Spannung aufgetragen.

Dj,e Kurve der Figur 3a ist aus einem horixontalen feil 20 (Thyristor leitend), einem vertikalen Teil 21 (Abschalten dee Thyristors), einem Teil 22 und einem Teil 23 zusammengesetzt. Der Teil 22 stellt die von der Last θ gedfimpfte Schwingung des aue dem Kondensator 5 und der Drossel 6 bestehenden Kreises dar. Der vertikale Teil 23 tritt im Zeitpunkt des Leitendwerdene de* Thyristors 3 infolge eines Impulses des Generatorkreises 71 14 t ¹5 auf. Der Abstand zwischen den beiden vertikalen Teilen 23 stellt die Zeitdauer einer Periode der vom Umformer erseugten Spannung dar.

Wird die Belastung durch Schliessen de· Schalter· 12 erhöht, so entspricht der Verlauf der Spannung am Thyristor« 5 s.B. der Figur 3b. Das Durchlassintervall 2(·· des Thyristor· 3 hat sich dann gegenüber dem Durchlaasintervall im vorhergehenden Falle wenig geändert und ist in den Figuren mit demselben Wert darge-

stellt. Der Teil 21' hat nach dem Abschalten des Thyristor· »ine

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etwas geringere Amplitude ala in Figur 3a. Das Ausschwingen 22' ist infolge der grösseren Belastung stärker als das Ausschwingen 22 der Figure J>& gedämpft. Der Zeitpunkt des Leitendwerdene des Thyristors 3 ist gleich dem in Figur 3a. Infolge der stärkeren Dämpfung hat der Teil 23* aber eine geringere Amplitude als der Teil 23., Infolgedessen ist die Amplitude des Thyristorstromimpulsee kleiner, während bei dem zu schalten einer grösseren Last gerade ein höherer Strom durch den Thyristor notwendig wäre.

Wird der Schalter 13 geschlossen und damit die Belastung weiter erhöht, so verstärkt sich der obenerwähnte Effekt. Es ist sogar möglich, wie in Figur 3c dargestellt, dass die Spannung am

Thyristor in Durchlaserichtung im Zeitpunkt des Leitendwerdens

des Thyristors negativ wird (23")· Ein Stromimpuls durch den Thyristor ist dann unmöglich, und die Ausgangsspannung dee ümforeers bleibt aus, d.h. der Umformer hSrt auf zu arbeiten.

N^ch der Erfindung wird ein Hilfskondensator 16 in "Heine mit den Lasten Θ, 9 und 10 und in Beihe mit dem Generator 7 geschaltet (Figur 2), Die Bezugszeichen dieser Figur entsprechen denen der Figur 1. Durch die Einführung des Hilfskondensator 16 wird erreicht, dass die Spannung am Generator 7 nicht langer mit der Umformerspannung am Schwingungskreis 5, 6 gleichphasig ist, sondern mit zunehmender Belastung umso stärker voreilt. Hierdurch werden die Steuerimpulse, die aus dem Generatorkreis 7» 14» 15 dem Thyristor 3 zugeführt werden früher geliefert, und es ergibt sich ein Spannungszeitdiagramm des Thyristors 3» wie ^ea *ⁿ Figur 3d dargestellt ist. Figur 3d gilt für den Kreis nach Figur 2, und zwar für die gleiche Belastung wie für Figur 3c, d.h. eine Belastung mit 8, 9 und 10 zugleich. Entsprechende Teile der Figur 3 sind mit gleichen Bezugszeichen angedeutet. Da die Stromimpulse . früher entstehen, gehen die Teile 23, 25' und 2J" in 23'" über,

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Dieser Teil 23 · ' ' tritt um soviel früher auf, dass der Teil 23·^M grosser ist als 23 der Figur 3a. Dies bedeutet, dass der Thyrietorstrom zunehmen kann, um an die grosser« Last (drei Lampen statt einer Lampe) die richtige Leistung zu liefern.

Aus dem Abstand zwischen den vertikalen Teilen 23¹¹¹» der kleiner als der Abstand zwiechen den Teilen 23 ist, kann man ersehen, dass dei Frequenz des Umformers zugenommen hat.

In einem ausgeführten Muster hatten die elektrischen Elemente folgende Werte?

Drossel Drossel Kondensator Hilfskondensator 16:

Lasten P, 9 und 10s je 110Π.

Die Impedanz des Kondensators 16 betrug bei der Frequenz von etwa 6200 Hz 23n, d.h. etwa 63% des Gesamtwiderstandee bei maximaler Belastung mit 8, 9 und 10.

Bei diesen Werten der Elemente traten die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Spannungen an der Last auf. Die Belastung wurde von Nullast bis Vollast geändert. Die mittlere Spalte der Tabelle bezieht sich auf die Ausführung ohne Hilfskondensator (Figur 1), die rechte Spalte auf die Ausführung mit dem Hilfskondensator (Figur 2).

4'..	30	yUH
it	400	/uH
5«	2,2	/uF
6:	1,1	,UF

Tabelle

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PHN. 99*

Laut	Spannung an der Last in V	Mit Hilfskondensator
Nullest Belastung mit B Belastung mit θ und 9 Belastung mit 8, 9 und 10	Ohne Hilfskondensator	130 115 110 105
130 ΘΘ

Aue dieser Tabelle geht hervor, dass bei üebergang von Nullast auf eine Belastung mit nur einem Widerstand (P) der Spannungsabfall durch die Einschaltung des Hilfskondensator beträchtlich geringer als ohne den Hilfskondensator ist. Wird die Belastung noch weiter erhöht (Widerstände 8 und 9), so wird ohne den Hilfskondensator die Dämpfung des Kreises bereite so gross, dass die Kurve der Figur 3c entsteht und der Umformer zu schwingen aufhört. Eine aue θ und 9 oder 8, 9 und 10 bestehende Belastung ergibt mit dem Hilfekondeneator noch eine sehr brauclhare Auegangsspannung.

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Claims

1563796 Λ. 994 FATENTANSPRUECHEt °

1. Gleichstrom- Wechselstrom- Umformer mit wenigstens einem gesteuerten Gleichrichter und einem mit einer praktisch ohaschen Last gekoppelten und dadurch unterkritisch gedämpften Kreis, der über den Gleichrichter von einer Gleichspannungsquelle periodisch von Steuerimpulsen angeregt wird, die mittels eines parallel zur Last geschalteten Generatorkreises der vom Umformer erzeugten Spannung entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit der Last ein Hilfskondensator liegt, der auch mit des Genera» torkreis in Reihe geschaltet ist.

2. Gleichstrom« Wechselstrom- Umformer nach Anspruch 1, da« durch gekennzeichnet, dass die Last aus wenigstens zwei getrennt schaltbaren Teillasten besteht«

3· Gleichstrom- Wechselstrom- Umformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz des Hilfskondensator· bei der Frequenz des Umformers bei maximaler Last höchstens gleich dem Widerstand dieser Last und vorzugsweise kleiner als zwei Drittel des Widerstandes dieser Last ist.

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