DE1563745C - Transistor Umrichterschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor-Gegentaktumrichter mit einem Transduktor-Umsetzer zur Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung konstanter Frequenz mit in Abhängigkeit von einer Regelabweichung veränderbarem Tastverhältnis zur Steuerung der Transistoren.

Eine derartige Schaltung, die eine konstante Ausgangsspannung liefert, ist bereits bekannt (Zeitschrift »Philips Telecommunication Review«, Vol. 22 (1961), Nr. 4, Seiten 166 bis 169).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Transistor-Gegentaktumrichter mit mehreren getrennten Ausgängen eine wirksame Strombegrenzung für den Kurzschluß- oder Überlastungsfall anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzielung einer Strombegrenzung die Regelabweichung durch Differenzbildung eines von mehreren getrennten Ausgängen des Umrichters abgeleiteten Stromwertes als Regelgröße und einer für alle Ausgänge gemeinsamen, der Ausgangsspannung des Umrichters proportionalen Führungsgröße gebildet ist.

Die hierdurch erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Überwachung einer größeren Anzahl von Ausgängen eines Umrichters unter Verwendung einer gemeinsamen Regelschaltung durchgeführt werden

ίο kann. Durch die Verwendung einer der Ausgangsspannung proportionalen Führungsgröße wird dabei eine der Änderung der Ausgangsspannung proportionale Stromabsenkung (SE/-Kennlinie) erzielt.

Die in den einzelnen Ausgängen des Umrichters zum Ableiten der Regelgröße vorgesehenen Einrichtungen sind gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung unabhängig voneinander auf je einen wählbaren Ansprechwert für die Strombegrenzung einstellbar. Dabei erfolgt die Einstellung der Ansprechwerte zweckmäßig durch entsprechende Bemessung einer der Sekundärwicklung der zum Ableiten der Regelgröße in den einzelnen Ausgängen des Umrichters vorgesehenen Stromwandler parallelgeschalteten Bürde. Bei Anschluß von Wechselstromverbrauchern ist der Bürde des entsprechenden Ausganges eine Kapazität parallel geschaltet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungsgröße einem unbelasteten, zusätzlichen Ausgang des Umrichters entnommen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In der

Fig. 1 ist der Schaltungsaufbau eines erfindungsgemäßen Transistor-Gegentaktumrichters wiedergegeben, die

F i g. 2 und 3 zeigen die Schaltung der wichtigsten Regelkreisglieder des Umrichters.

Der Umrichter gemäß der Fig. 1 ist in Brückenschaltung aufgebaut und weist Transistoren Ts 1 und Ts 2 sowie Kondensatoren C1 und C 2 auf. In dieser

. Ausführung ist er besonders für hohe Eingangsspannungen geeignet. Die Transistoren Ts 1 und Ts 2 arbeiten in Gegentaktschaltung und werden mit einer von einem Umsetzer U gelieferten Steuerspannung fremdgesteuert. Der Umrichtertransformator ist mit Tr 1 bezeichnet. Eine Drossel Dr 1 begrenzt beim Einschalten die Ladestromspitze der Kondensatoren C1 und C 2. Der Umrichter besitzt Ausgänge b und c für eine Wechselspannung Ua 1 und eine Gleichspannung Ua 2 mit je einem als Ringbandkern ausgebildeten Stromwandler Tr 2 bzw. Tr 3 zur Strommessung. Mittels Bürden Rl und R 2 ist der Ansprechwert der Strombegrenzung einstellbar. Beim Wechselspannungsausgang b ist zur Stabilisierung des Regelvorgangs eine Anpassung der Zeitkonstanten durch einen Kondensator C 3 parallel zur Bürde R1 erforderlich. Ein zusätzlicher Ausgang α des Umrichtertransformators Tr 1 liefert eine Führungsgröße Ua 3 für alle Ausgänge.

Die bei Belastung der Ausgänge b und c von den Stromwandlern Tr 2 und Tr 3 gelieferte Regelgröße wird zusammen mit der Führungsgröße Ua3 an die Eingangsklemmen A und B bzw C und D eines Reglers Rg geführt. Eine Hilfsspannung für den Regler wird an den Klemmen H zugeführt. Der Regler ist mit dem Umsetzer U verbunden, der die Regelabweichung in eine rechteckförmige Wechselspannung konstanter Frequenz mit veränderbarem Tastverhält-

nis umsetzt, mittels der die Umrichter-Transistoren Ts 1 und Ts 2 gesteuert werden.

Im ReglerRg, dessen Schaltung in der Fig. 2 dargestellt ist, wird durch die Gegenschaltung von Führungsgröße Ua 3 und Regelgröße an den Widerständen R 3 und R 4 die Regelabweichung (Differenzspannung) gebildet. Die Führungsgröße wird vorher gleichgerichtet (Brückengleichrichter Gr 1) und gesiebt (SiebschaltungC5, RS, C6). Nach Verstärkung in den Transistoren Ts 4 und Ts 3 wird die Regelabweichung über die Klemmen E und K an den Umsetzer U weitergeführt.

Der in der Fig. 3 dargestellte Umsetzer setzt die an den Klemmen E' und K' zugeführte Regelabweichung unter Verwendung von Transduktoren Dr 3 und Dr 4 und unter Zuhilfenahme einer rechteckförmigen Hilfswechselspannung konstanter Frequenz, die über einen Übertrager Tr 4 zugeführt wird, in eine rechteckförmige Wechselspannung mit gesteuertem Tastverhältnis um. Über Ausgänge E1 und B1 sowie E 2 und B 2 wird diese Steuerspannung an die Transistoren Ts 1 und Ts 2 des Umrichters geführt.

Die Transduktoren Dr 3 und Dr 4 besitzen je eine Steuerwicklung I und eine Arbeitswicklung II. Ihr Kern ist als Ringbandkern ausgeführt, der eine rechteckförmige Hystereseschleife besitzt. Die vom Regler Rg als Regelabweichung zugeführte Spannung liegt an der Steuerwicklung I der beiden Transduktoren in Serie mit jeweils einer Halbwelle der rechteckförmigen Hilfsspannung, die über eine Wicklung VII zugeführt wird. Dioden Gr 2 und Gr 3 sorgen dafür, daß die Transduktoren im Gegentakt gesteuert werden. Die Arbeitswicklung II der Transduktoren liegt zusammen mit Sekundärwicklungen IV und VI des Transformators Tr 4 im Steuerkreis (Basis-Emitter) von Transistoren Ts 5 und Ts 6. Diese als periodisch gesteuerte Schalter arbeitenden Transistoren schalten jeweils eine Halbwelle der an Sekundärwicklungen III und V liegenden Wechsel-Spannungen mit zeitlich verschobener Anstiegsflanke an die Umrichtertransistoren Ts 1 und Ts 2 durch.

Die Wirkungsweise, die an Hand des Transduktors Dr 3 erläutert wird, ist folgende: Die bei positiver Halbwelle an der Arbeitswicklung II des Transduktors Dr 3 liegende Spannung bringt den Kern in einer bestimmten, vom Magnetisierungszustand des Kerns zu Beginn der positiven Halbwelle abhängigen Zeit in Sättigung und der Transduktor schaltet die angelegte Spannung an die Basis-Emitterstrecke des Transistors Ts 5 durch. Über die Kollektor-Emitterstrecke dieses Transistors gelangt Spannung an den Umrichtertransistor Ts 1 und macht diesen leitend. Während der Spannungslücke, die durch Verschieben der Anstiegsflanke der Halbwellen (Änderung

ao des Tastverhältnisses) entsteht, fließt über eine Diode Gr 4 und die Steuerstrecke des Transistors Ts 1 ein Sperrstrom. In der negativen Halbwelle der Steuerwechselspannung erhält der Transistor Ti 1 über eine Diode Gr 5 ebenfalls eine sperrende Steuerspannung. Die Einstellung des zu Beginn der positiven Halbwelle vorhandenen Magnetisierungszustandes des Transduktorkerns erfolgt während der vorhergehenden negativen Halbwelle durch die Steuerwicklung I, wobei eine über die Diode Gr 3 gelieferte abmagnetisierende Spannung der vom Regler kommenden Emitter-Kollektorspannung des Transistors Ts 3 (Fi g. 2) gegengeschaltet wird.

Während der negativen Halbwelle ergibt sich derselbe Wirkungsablauf für den Transduktor Dr 4 und den Transistor Ts 6 des Umsetzers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Transistor-Gegentaktumrichter mit einem Transduktor-Umsetzer zur Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung konstanter Frequenz mit in Abhängigkeit von einer Regelabweichung veränderbarem Tastverhältnis zur Steuerung der Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Strombegrenzung die Regelabweichung durch Differenzbildung eines von mehreren getrennten Ausgängen (b, c) des Umrichters abgeleiteten Stromwertes als Regelgröße und einer für alle Ausgänge gemeinsamen, der Ausgangsspannung des Umrichters proportionalen Führungsgröße (Ua₃) gebildet ist.

2. Transistor-Gegentaktumrichter . nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den einzelnen Ausgängen (6, c) des Umrichters zum Ableiten der Regelgröße vorgesehenen Einrichtungen unabhängig voneinander auf je einen wählbaren Ansprechwert für die Strombegrenzung einstellbar sind.

3. Transistor-Gegentaktumrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ableiten der Regelgröße in den einzelnen Ausgängen (b, c) des Umrichters Stromwandler (Tr 2, 7>3) vorgesehen sind.

4. Transistor-Gegentaktumrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Ansprechwerte durch entsprechende Bemessung einer der Sekundärwicklung der Stromwandler (Tr 2, Tr 3) parallelgeschalteten Bürde (R 1, R 2) erfolgt.

5. Transistor-Gegentaktumrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anschluß von Wechselstromverbrauchern der Bürde (Al) des entsprechenden Ausganges (b) eine Kapazität (C 3) parallel geschaltet ist.

6. Transistor-Gegentaktumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsgröße (Ua^) einem unbelasteten, zusätzlichen Ausgang (a) des Umrichters entnommen ist.