DE1763334A1

DE1763334A1 - Anlassschaltung fuer Wechselrichter

Info

Publication number: DE1763334A1
Application number: DE19681763334
Authority: DE
Inventors: Fisher William W
Original assignee: Rotron Manufacturing Co Inc
Current assignee: Rotron Manufacturing Co Inc
Priority date: 1967-05-31
Filing date: 1968-05-08
Publication date: 1971-10-21
Also published as: US3444481A; GB1215333A; FR1556940A; NL6803006A

Description

F 19 371 - W.Germany

U.S.Serial No. 642,432 '

Filed: May 31, I967 --""

Rotron Manufacturing Co., Inc., Woodstock, N.Y. (USA)

Anlaßsehaltung für Wechselrichter.

Die Erfindung betrifft eine Anlaßschaltung für Wechselrichter, insbesondere eine Wechselrichter-Anlaßschaltung, die beim Anlassen oder Einschalten eine Unsymmetrie im Leitungszustand zwischen zwei Schalterelementen, beispielsweise Transistoren hervorruft, so daß die durch Rückkopplung unterhaltenen Schwingungen des Wechselrichters einsetzen.

Die meisten Wechselrichter arbeiten mit zwei, manchmal vier Schalterelementen in Form von entweder Vakuumröhren oder Transistoren, die unter Steuerung durch ein Rückkopplungssignal abwechselnd eine Ausgangswicklung mit Stromspeisen. Bei Wechselriehterschaltungen mit zwei Transistoren hat die Ausgangswicklung gewöhnlieh eine Mittelanzapfung, so daß die Anordnung im Gegentakt arbeitet. Bei Wechselrichterschaltungen mit vier Transistoren sind die Transistoren in einer Brückenschaltung angeordnet, wie es z.B. in der USA-Patentschrift 3 080 534 (Erfinder: Paynter)

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gezeigt ist, wobei die Transistorpaare der Brückendiagonalen jeweils abwechselnd leiten und die Ausgangswicklung mit gegensinnig gerichteten Strömen speisen.

Gewöhnlich sieht man eine induktive Kopplung vor, um die an der Ausgangswicklung entwickelten Spannung abzunehmen und ein Rückkopplungssignal zu erzeugen, das die entsprechenden Transistoren oder Transistorpaare abwechselnd in den leitenden und gesperrten Zustand spannt. Der Schwingungseinsatz bei derartigen.Wechselrichterschaltungen erfolgt aufgrund einer Unsymmetrie des Leitungszustandes der einzelnen Transistoren oder Vakuumröhren mit resultierendem Stromfluß in der Ausgangswicklung. Die diesen Stromfluß begleitende anfängliche Änderungsgeschwindigkeit des Kraftflusses in der Ausgangswicklung reicht aus, um die für das Schwingen erforderlichen RUckkopplungssignale zu erzeugen. Bei Röhrenwechselrichtern erfolgt der Schwingungseinsatz mit ziemlicher Verläßlichkeit, da die erforderliche Unsymmetrie durch das normale thermische Rauschen in den Röhren hervorgerufen wird. Bei Transistorwechselrichtern dagegen reicht die Unsymmetrie des Leitungszustandes zwischen den Transistoren oder Transistorpaaren nicht immer aus, um die Anordnung verläßlich zum Anschwingen zu bringen. Dies gilt besonders dann, wenn die angelegte Spannung langsam ansteigt (z.B. mit weniger als 1 Volt pro Sekunde) oder wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist. Unter diesen Voraussetzungen ist das vorspannende Rückkopplungssignal schwach, so daß man irgendeine Anreg- oder Anlaßschaltung vorsehen muß., welche

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die für das Einsetzen der abwechselnden Stromleitung der Schaltertransistoren erforderliche Unsymmetrie des Leitungszustandes erzeugt. ; .■."■■■".

Von den verschiedenen bereits vorgeschlagenen Anlaßschaltungen für Wechselrichter sind die meisten so ausgebildet, daß sie bei Anlegen des wechselzurichtenden Gleichstromes bewirken, daß einer oder beide der Schaltertransistoren kräftig leiten. Typische Schaltungen dieser Art sind in den USA-Patentschriften 3 l60 8j5O, 2 922 958, 3 O9Ö 201 und 3 159 799 beschrieben. Obwohl diese Anlaß schaltungen zufriedenstellend arbeiten, haben einige von ihnen den Nachteil, daß sie der speisenden Gleichstromquelle ständig Energie entnehmen, was besonders dann unerwünscht ist, wenn als Gleichstromquelle eine Batterie begrenzter Speicherkapazität verwendet wird. Bei anderen dieser bekannten Schaltungen verläßt man sich auf die ungleichen Leitungseigenschaften der Schaltertransistoren, wobei aber diese Ungleichheit möglicherweise zu gering ist, um den Schwingungseinsatz zu garantieren. Ein weiterer Nachteil vieler dieser bekannten Anordnungen besteht darin, daß sie in ihrem Schaltungsaufbau ziemlich kompliziert sind.

Der Erfindung liegt daher die Hauptaufgabe zugrunde, eine verbesserte Anlaßschaltung für Wechselrichteroszillatoren zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Schaltungen vermeidet.

Weiter soll eine Anlaßschaltung für transistorbestückte Wechselrichter geschaffen werden, bei welcher der speisenden Gleichstromquelle nicht ständig Strom entnommen wird.

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Ferner soll eine AnIaJSschaltung geschaffen werden, die unabhängig von einer etwaigen Unsymmetrie der Leitungseigenschaften der Wechselrichtertransistoren arbeitet.

Ferner soll eine Anlaßschaltung geschaffen werden, die sich mit verhältnismäßig geringen Kosten in Wechselrichter einbauen läßt und den Wechselrichtungsvorgang mit Sicherheit einleitet, indem sie einen der Schaltertransistoren oder eines der Schaltertransistorenpaare in den leitenden Zustand setzt.

Schließlich soll eine Anlaßschaltung geschaffen werden, die bei extremen Umgebungstemperaturen und niedrigen Anstiegsgeschwindigkeiten der speisenden Gleichspannung verläßlich arbeitet.

Die genannten Aufgaben werden, kurz gesagt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Anlaßschaltung für Wechselrichter vorgesehen ist, die ein Stromsteuere.lement, beispielsweise einen dritten Transistor enthält, dessen Eingangs- und Ausgangsklemmen in einer Reihenschaltung zwischen dem einen Pol der Gleichstromquelle und der Steuerelektrode eines der Schalterelemente liegen. An die Steuerklemme des Stromsteuerelements ist ein Vorspann-Netzwerk angeschaltet, das den Stromweg zwischen Eingangs- und Ausgangsklemme des Stromsteuerelements zumindest anfänglich leitend macht, so daß die Reihenschaltung von einem Strom durchflossen wird. Dieser Stromfluß erzeugt eine Vorspannung, die das eine Schalterelement in einen anfänglich leitenden Zustand spannt, wodurch die erste Periode der Ausgangsschwingung an der Ausgangswicklung des Wechselrichters erzeugt wird.

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Vorzugsweise verwendet man als Strorasteuerelement einen dritten Transistor, an dessen Basis ein RC-Parallelglied als Vorspann-Netzwerk angeschlossen ist. Dieses RC-Glied wird bei Einschalten der Gleichstromquelle durch den Stromfluß zwischen Emitter und Basis des dritten Transistors aufgeladen. Wenn die Ladung des Kondensators einen vorbestimmten Wert erreicht, wird der dritte Transistor gesperrt, so daß der Stromfluß in der Reihenschaltung aufhört und die Anlaßschaltung vom Wechselrichter isoliert wird, nachdem die Schwingungen eingesetzt haben. Außerdem wird der Kondensator des RC-Gliedes auf einem solchen Ladungswert gehalten, daß ein Wiedereinsetzen der Stromleitung des dritten Transistors, wenn der Wechselrichter arbeitet, verhindert wird.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. 3s zeigen:

Fig.. Γ das Schaltschema eines Wechselrichters mit zwei Transistoren und erfindungsgemäßer Anlaßschaltungj

Fig, 2 das Schaltschema einer anderen Ausführungsform der m Anlaßschaltung in einem Wechselrichter mit zwei Transistoren und

Fig. j5 das Schaltschema eines Wechselrichters mit Transistorbrücke und erfindungsgemäßer Anlaßschaltung.

Fig. 1, 2 und -35 veranschaulichen die Anwendung der erfindungsgemäßen Anlaßschaltung auf Transistorwechselrichter mit verschiedenartiger Ausbildung der Rückkopplungsschaltung. In Fig. 1 enthält der eigentliche Wechselrichter zwei Schaltertransistoren 10,

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12, deren Eingangselektroden oder Emitter 10a, 12a über die Enden 14a, 14b der mit Mittelanzapfung versehenen Ausgangswicklung 14 fies Ausgangs trans formators 16 geschaltet sind. Die Ausgangselektrocen oder Kollektoren 10b, 12b sind zusammengeschaltet und an den einen Pol 18 der Gleichspannungsquelle, hler in Form einer Batterie 20, angeschlossen. Der andere Pol 21 der Gleichstromquelle ist an die Mittelanzapfung der Ausgangswicklung l4 angeschlossen. Die Rückkopplungswicklungen 22, 24 des Ausgangstransformators 16 sind jeweils zwischen die Steuerelektrode oder Basis 10c, 12c und den Emitter 10a, 12a des entsprechenden Transistors geschaltet. Beim Transistor 12 ist. die Rückkopplungswicklung 24 direkt zwischen Emitter 12a und Basis 12c geschaltet, während beim Transistor 10 die Rückkopplungswicklung 22 in Reihe mit einem Widerstand 26 (dessen Zweck noch erklärt werden wird) zwischen Emitter 10a und Basis 10c geschaltet ist. Die von der Schaltung erzeugte periodische Ausgangsspannung oder -schwingung erseheint an der Sekundärwicklung 28 des Transformators 16.

W Die bisher beschriebene Schaltung stellt eine der einfachsten Formen eines Transistorwechselrichters dar und arbeitet wie folgt: Bei zwischen die Anschlußklemmen 18, 21 geschalteter Batterie 20 bestehen zwei mögliche Stromkreise mit jeweils einer Hälfte der in der Mitte angezapften Ausgangswicklung 14 und der Emitter-Kollektorstrecke des entsprechenden Transistors 10 bzw. 12. Wenn bei Einschalten der Gleichspannung einer der Transistoren 10, 12 den Strom stärker leitet als der andere, ergibt sich im Kern 15

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des Transformators l6 ein resultierender Magnetflußanstieg, durch den in den Wicklungen 22, 2# Rückkopplungsspannungen induziert werden. Die Rückkopplungswicklungen sind so gepolt, daß die zwischen Basis und Emitter der Transistoren 10, 12 gekoppelten Spannungen entgegengesetzte Polarität haben, so daß die Rückkopplungsspannung von der einen Wicklung den dazugehörigen Transistor in:den stark leitenden Zustand.steuert, während die Spannung von der anderen Rückkopplungswicklung den anderen Transistor in den schwach leitenden bzw. gesperrten Zustand steuert.

Der resultierende Magnetfluß im Transformatorkern steigt auf einen gewissen Maximalwert an, der durch die Spannung der Gleichstromquelle 20 und/oder den Sättigungspegel des Kerns 15 bestimmt ist. Dabei nähert sich die Änderungsgeschwindigkeit des Magnetflusses im Kern dem Wert null, so daß die Rückkopplungsspannungen entsprechend kleiner werden bzw. verscnwinden. Dies hat zur Folge, daß der anfänglich leitende Transistor wegen ungenügender Durchlaßvorspannung zwischen Emitter und Basis gesperrt wird. Zusätzlich werden durch den abrupten Zusammenbruch des Magnetflusses im Transformatorkern Spannungen umgekehrter Polarität in den Rückkopplungswicklungen 22, 24 induziert, wodurch der andere Transistor in den leitenden Zustand, dagegen der anfänglich leitende Transistor noch weiter in den gesperrten Zustand gespannt wird. Wenn der Anstieg des Magnetflusses im Transformatorkern wieder auf null abklingt, erfolgt abermals der Austausch zwischen den Leitungszuständen der Transistoren 10, 12, womit eine volle Schwingungsperiode durchlaufen ist.

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Wie man ohne weiteres einsieht, kann der Wechselrichter dann nicht zu arbeiten beginnen, wenn der Spannungsanstieg in den durch das Einschalten der Gleichstromquelle 20 hergestellten Stromkreisen so langsam ist, daß sich in den Wicklungen 22, 2^ keine ausreichend großen Rückkopplungsspannungen ausbilden können, oder wenn die beiden Transistoren 10, 12 gleichmäßig leiten, in welchem Falle im Transformatorkern 15 kein resultierender Magnetfluß entsteht.

Erfindungsgemäß ist nun dafür gesorgt, daß der Betrieb des Wechselrichters mit Sicherheit einsetzt, indem der Transistor 10 bei Einschalten der Gleichstromquelle 20 in den leitenden Zustand gesteuert oder gespannt wird. Dies wird mit Hilfe eines dritten Transistors 30 erreicht, dessen Emitter 30a und Kollektor 30b in Reihe zwischen der Anschlußklemme 18 und der Basis 10c des Transistors 10 liegen, wobei diese Reihenschaltung außerdem eine Diode 32 und einen Strombegrenzungswiderstand 3^· enthält. Der Stromfluß durch die Reihenschaltung wird durch die Spannung gesteuert, die an einem Vorspann-Netzwerk, bestehend aus der Parallelschaltung eines Widerstands 36 und eines Kondensators 38 zwischen Kollektor 30b und Basis 30c des Transistors 30, erzeugt wird.

Wenn die Batterie 20 zwischen die Klemmen 18 und 21 geschaltet ist, besteht ein Reihenstromkreis von der Klemme 21 über die eine Hälfte der Ausgangswicklung 14, die Rückkopplungswicklung 22, die Widerstände 26 und34, die Diode 32 und die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 30 zur negativen Anschlußklemme 18. Für die Diode

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verwendet man ein Spezialzweck-Halbleiterbauelement (z.B. Motorola M4L3052), das den.Stromfluß in diesem Stromkreis solange sperrt, bis die Spannung an seiner Anode und folglich die Spannung an der Transistorbasis 10c den Wert der Überschlagsspannung in der Durenlaßrichtung erreicht, woraufhin ein Stromstoß vom Emitter 30a zur Basis 30c erfolgt, der bewirkt, daß der Transistor 'j>0 kräftig leitet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Kondensator 38 sich infolge des Stromflusses vom Emitter '5Qs. zur Basis 30c aufzuladen und ist die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 30 leitend.

Sobald der Stromfluß durch die Serienschaltung der Elemente J>K, 32 und 30a-30b eingesetzt hat, bildet sich am Widerstand 26 ein Spannungsabfall aus, der den Transistor 10 entschieden in den leitenden Zustand spannt. Bei leitendem Zustand des Transistors 10 bewirken die Polarität und der Anstieg des Magnetflusses im Transformatorkern 15, daß zwischen Basis und Emitter 10a, 10c des Transistors 10 eine regenerative Rückkopplungsspannung gekoppelt wird, während die von der Wicklung 24 gelieferte Rückkopplungsspannung den Transistor 12 im schwachleitenden oder gesperrten Zustand hält. Inzwischen lädt sich der Kondensator 38 weiter auf, bis die am RC-Parallelglied entwickelte Spannung das Potential der Basis 30c über das Potential des Emitters 30a anhebt. Daraufhin wird der Transistor 30 gesperrt, und der Stromfluß durch die Reihenschaltung hört auf, so daß die Anlaßschaltung vom Wechselrichter isoliert wird.

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- ίο -

Die Entladezeitkonstante des RC-Gliedes ~ß6, 38 ist so bemessen, daß sie langer ist als das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Schwingungsperioden des Wechselrichters, wodurch verhindert wird, daß der Kondensator 58 sich entlädt und der Transistor 30 wieder zu leiten beginnt, ehe eine Schwingungsperiode vollendet ist.

In der zweiten Hälfte der Schwingungsperiode des Wechselrichters, d.h. wenn der Transistor 10 gesperrt und der Transistor 12 leitend ist, addiert sich die an der nichtleitenden Hälfte der Ausgangswicklung 14 und an der Rückkopplungswicklung 22 erzeugte Spannung zur speisenden Gleichspannung, so daß der Emitter ;50a des Anlaßtransistors positiver zu werden bestrebt ist als die Basis JOc. Um zu verhindern, daß unter diesen Umständen der Transistor 'j>0 wieder zu leiten beginnt, wird diese höhere Spannung plus einer zusätzlichen Spannung, die von einer weiteren, mit der Rückkopplungswicklung 22 in Reihe geschalteten Wicklung 40 abgenommen wird, der Diode 42 und der Zenerdiode 44 zugeführt. Wenn die Summe dieser Spannungen, d.h. die Spannung zwischen dep Klemme 21 und der Anode der Diode 42 das Potential an der Basis JOc des Anlaßtransistors um einen Betrag übersteigt, der gleich ist der Summe der Durchlaß-Überschlagsspannung der Diode 42 und der Zenerspannung der Diode 44, leiten die Dioden 42 und 44, wodurch die Basis j50c augenblicklich auf ein Potential, das höher ist als das Potential des Emitters ^Qa, angehoben und dadurch der Anlaßtransistor im gesperrten Zustand gehalten wird.

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- li -

Die Anlaßsehaltüng sorgt also dafür, daß bei Einschalten der speisenden Gleichspannung der eine Wechselrichtertransistor in den leitenden Zustand gesteuert wird, so daß der Schwingungseinsatz nicht von einer Fehlanpassung oder Unsymmetrie der Leitungseigenschaften der Transistoren abhängt. Ferner wird, sobald der

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Betrieb des Viechseirichters voll eingesetzt hat, die Anlaßschaltung vollständig von der Viechseirichter schaltung isoliert.

Fig. 2 zeigt einen Wechselrichter, welcher der Anordnung nach Fig. 1 ähnlich ist, sich jedoch von dieser dadurch unterscheidet, daß die Schaltertransistoren 10, 12, statt mit ihren Kollektoren mit inren Emittern zusarnrnenges ehalt et sind. Außerdem sind die Rückkopplungswicklungen 22, 24 und die Wicklung 40 etwas anders angeordnet. Die Rückkopplungswieklungen 22, 24 werden durch je eine Hälfte der mittelangezapften Wicklung 46 gebildet, deren Mittelanzapfung direkt an die Batterieanschlußklemme 18 angeschlossen ist und deren Enden 22a, 24a mit der Basis 10c bzw. 12c verbunden sind. Der Kollektor ^Ob des Anlaßtransistors ist in diesem Fall mit der negativen Anschlußklemme (jetzt 21) statt mit der Anschlußklemme 18 der Gleichstromquelle verbunden, während die Wicklung 40, welche die Verriegelungsspannung für die Basis JOc des Anlaßtransistors liefert, direkt mit dem einen Ende der Ausgangswicklung 14 verbunden ist. Im übrigen arbeitet die Schaltung nach Fig. 2 genauso wie die nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Anlaßsehaltung in Verbindung mit einem Wechselrichter in Brückenschaltung. Eine ausführliche Be-

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Schreibung von Wechselrichter-Brückenschaltungen und ihrer Arbeitsweise findet sich in den USA-Patentschriften J5 080 5^4 (Erfinder: Paynter) und 3 O98 200 (Erfinder: Jenson). Der grundsätzliche Unterschied zwischen den Wechselrichterschaltungen nach Fig. 1 und 2 besteht darin, daß anstelle der beiden einzelnen Schaltertransistoren jeweils ein Schaltertransistorpaär verwendet wird, dessen beide Transistoren jeweils gleichzeitig leiten. In Fig. 3 besteht das erste Schaltertransistorpaar aus den in Reihe mit der Ausgangswicklung 14 über die Gleichstromquelle 20 geschalteten Transistoren 50 und 52. Das ebenfalls in Reihe mit der Ausgangswicklung 14 über die Gleichstromquelle geschaltete zweite Paar besteht aus den Transistoren 54 und 56· Während der einen Halbperiode der Wechselrichterschwingung leiten die beiden Transistoren 50 und 52 gleichzeitig, so daß durch die Wicklung ein Strom in der einen Richtung fließt, während bei der anderen Halbperiode die Transistoren 54 und 56 unter Erzeugen eines entgegengesetzt gerichteten Stromflusses in der Ausgangswicklung leiten. Dabei kehrt sich nach jeder Halbwelle der Wechselrichterschwingungen die Stromrichtung in der Wicklung 14 um.

Die mit der Ausgangswicklung 14 über den Kern I5 induktiv gekoppelten Rückkopplungswicklungen 58, 60, 62 und 64 sorgen dafür, daß die Transistorpaare 50, 52 und 54, 56 abwechselnd leitend gemacht und gesperrt werden, indem sie die einzelnen Emitter-Basiskreise mit entsprechenden Vorspannungen beliefern. Wenn beispielsweise die in den Rückkopplungswicklungen 58 und

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induzierten Spannungen eine solche Polarität haben, daß sie die Transistoren 50 und 52 in den leitenden Zustand steuern/ so ist die Polarität der in den Wicklungen 62 und 64 induzierten Spannungen derart, daß die Transistoren 54 und 56 im wesentlichen gesperrt werden. Auf diese Weise wird an den Enden der Ausgangswicklung 14 eine Wechselspannung erzeugt. Die Anlaßschaltung ist in ihrer Auslegung den Anlaßschaltungen nach Pig, I und 2 analog, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Wenn die Batterie 20 zwischen die Anschlußklemmen l8 und 21 geschaltet ist, besteht ein Stromweg über die Rückkopplungswicklung 58, den Widerstand 26 und die Reihenschaltung des Widerstands 34, der Diode 32 und der Emitter-Kollektorstrecke des Anlaßtransistors 3O· Der in diesem Kreis fließende Strom spannt den Transistor 50 in den leitenden Zustand, wodurch ein Stromweg von der Ausgangswicklung l4 über die Rückkopplungswicklung 60, den Widerstand 68, die Diode 70, den Widerstand 72 und die Emitter-Kollektorstrecke des Änlaßtransistors yO gebildet wird. Der sich ergebende Stromfluß spannt den Transistor 52 in den leitenden Zustand. Sobald der Transistor 52 leitet, fließt der Strom in der Ausgangswicklung !^hauptsächlich durch die Emitter-Kollektorstrecke dieses Transistors. Die bei Stromfluß in der Ausgangswicklung 14 in den Wicklungen 58 und .6.0 induzierten Rückkopplungs spannungen steuern die beiden Transistoren 50 und 52 in den voll leitenden Zustand, mit der im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Einschränkung. Inzwischen lädt sich der Kondensator-58 in der bereits erläuterten

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Weise weiter auf, bis seine Ladespannung ausreicht, den Transistor 30 zu sperren.

Der in Reihe mit der Rückkopplungswicklung 60 zwischen Emitter und Basis des Transistors 52 liegende Widerstand 68 stellt sicher, daß dieser Transistor in der Flußrichtung gespannt wird, . wenn der Transistor 50 leitet. Die Diode 70 isoliert die Basis des Transistors 52 von einem etwaigen höheren Potential am· Emitter 30a des Anlaßtränsistors, nachdem eine Schwingungsperiode vollendet ist. Am Ende der ersten Schwingungshalbperiode, wenn der Magnetfluß im Kern 15 des Transformators 16 zusammenbricht, bewirken die an den Rückkopplungswicklungen 62 und 64 entwickelten Spannungen, daß das zweite Transistorpaar 54, 56 in den leitenden Zustand gesteuert wird, während die Spannungen an den Rückkopplungswicklungen 58 und 60 die Transistoren 50 und 52 sperren.

Bei leitendem Transistor 5^ besteht ein Stromweg über die Rückkopplungswicklung 60, die Wicklung 40 (die außerdem induktiv mit der Ausgangswicklung 14 gekoppelt ist) und die Diode 42 zur Basis 30c des Anlaßtransistors, wodurch der Kondensator 38 weiter aufgeladen und der Transistor 30 im gesperrten Zustand gehalten wird. Die in Reihe liegenden Wicklungen 60, 40 sind so gepolt, daß während der zweiten Schwingungshalbperiode die in diesen beiden Wicklungen erzeugte Spannung sich zur Speisespannung addiert, so daß die Basis 30c des Anlaßtransistors ein Potential erhält, das höher ist als das Potential des Emitters 30a. Der Emitter 30a nimmt während dieses Zeitraums natürlich annähernd das Potential des positiven Pols der Gleichstromquelle an und

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hat folglich ein niedrigeres Potential als die Basis 30c. Da die Zeitkonstante des RC-Gliedes ^6, j8 größer ist als die Dauer einer Schwingungsperiode des Wechselrichters, bleibt der Transistor 30 anschließend solange gesperrt, wie die Schwingungen andauern, da der Kondensator 38 sich während der zweiten Halbwellen der Ausgangsschwingung jeweils über die Diode 4-2 periodisch auflädt.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die Erfindung eine Anlaßschaltung für Wechselrichter mit zwei Transistoren (bzw. M Transistorpaaren), die mit ihrer einen Hauptelektrode, mit der Ausgangswicklung eines Transformators und mit ihrer Steuerelektrode mit am Transformator vorgesehenen Rückkopplungswicklungen verbunden sind, derart, daß die Transistoren (bzw. Transistorpaare) abwechselnd in den leitenden Zustand gesteuert werden, angegeben wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein dritter Transistor mit seiner Eingangselektrode und Ausgangselektrode in einer Reihenschaltung zwischen der Steuerelektrode des einen der beiden Transistoren und einem Pol der speisenden Gleichstromquelle liegt,

derart, daß dieser eine Transistor bei leitendem dritten Tran- ^ sistor in einen anfänglich leitenden Zustand gesteuert wird, wobei ein Zeitkonstantennetzwerk nach einem vorbestimmten Zeitintervall den Anlaßtransistor in den gesperrten Zustand spannt und dadurch vom Wechselrichter isoliert.

Dadurch wird eine verläßlich arbeitende, billige Anlaßschaltung für sämtliche Arten von Wechselrichtern erhalten. Die Anlaßschaltung stellt sicher, daß der Schwingungseinsatz der eigent-

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lichen Wechselrichterschaltung unter extremen Temperatur- und Spannungsverhältnissen zuverlässig und unabhängig von irgendwelcher Fehlanpassung der Schalterelemente des Wechselrichters erfolgt. Außerdem ist sichergestellt, daß die Anlaßschaltung von . · von d.er Gleichstromquelle isoliert wird, sobald der Wechselrichter einwandfrei arbeitet.

Die Erfindung läßt sich in verschiedener Hinsicht abwandeln und anders ausgestalten und ist daher nicht auf die hier erläuterten speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt.

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Claims

P a te η t a η s ρ rüche

1.) Anlaßschaltung für Wechselrichter, bei denen über zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Sehalterelemente mit jeweils Eingangs-, Ausgangs- und Steuerelektrode eine Ausgangswieklung, in der die wechselgerichtete Ausgangsschwingung erzeugt wird, geschaltet ist, eine Gleichstromquelle zwischen Eingangs- und Ausgangselektrode der beiden Schalterelemente eine Gleichspannung anlegt und eine Rückkopplungseinrichtung im Takte der Ausgangsschwingung die beiden Schalterelemente abwechselnd in den leitenden Zustand steuert, d a d u r cn gekennzeichnet, daß ein Stromsteuerelement (JO) mit seiner Eingangs-Ausgangselektrodenstreckein einer Reihenschaltung zwischen einem Pol der Gleichstromquelle (20) und der Steuerelektrode (10c) des ersten Schalterelements (lO) liegt; daß an die Steuerelektrode OOc) dieses Stromsteuerelements eine Vorspanneinrichtung (36, 58) angeschlossen ist, die dafür sorgt, daß der Stromweg zwischen Eingangselektrode (^Oa) und Ausgängselektrode (30b) des Stromsteuerelements mindestens anfänglich ljjetend gemacht wird, derart, daß die genannte Reihenschaltung von einem Strom durchflossen wird; und daß eine auf diesen Stromfluß ansprechende Einrichtung(26) das erste Schalterelement (10) bei Einschalten der Gleichstromquelle in einen anfänglich leitenden Zustand steuert, derart, daß die Erzeugung der Ausgangsschwingung einsetzt.

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2.) Anlaßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung in ihrer Zeitkonstante so bemessen ist, daß das Stromsteuerelement eine /orbestimmte Zeitspanne nach dem Einsetzen des Stromflusses durch die genannte Reihenschaltung gesperrt wird.

3.) Anlaßschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitspanne langer ist als das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Perioden der Ausgangsschwingung.

4.) Anlaßschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung aus der zwischen Eingangs- oder Ausgangselektrbde und Steuerelektrode des ätromsteuerelements (JO) geschalteten Parallelschaltung eines Widerstands (36) und eines Kondensators (j5&) besteht.

5.) Anlaßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Reihenschaltung eine auf die an der Steuerelektrode des ersten Schalterelements (10) herrschende Gleichspannung ansprechende Einrichtung enthält, die, wenn diese Gleichspannung einen vorbestimmten Wert unterschreitet, die Reihenschaltung im wesentlichen gegen Stromfluß sperrt.

6.) Anlaßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung eine induktiv mit der Ausgangswicklung (14) gekoppelte Rückkopplungswicklung (22) enthält, die auf die Steuerelektrode des ersten Schalter-

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elements eine periodische Steuerspannung koppelt und in Reihe zwischen die genannte Reihenschaltung und den anderen Pol der Gleichstromquelle gekoppelt ist.

7.) AnIaSschaltung nach Anspruch 1, g e k en η ζ ei c h net d ύ r c h eine auf das Ausgangssignal ansprechende Einrichtung, welche die Vorspanneinrichtung, sobald der abwechselnd leitende Betrieb der beiden Schalterelemente (10, 12) eingesetzt hat, mit einer Vorspannung speist, welche das StromsteueieLement (^O) im wesentlichen gesperrt hält.

ö.) Anlaßschaltung nach Anspruch 7, ge k e η η ze i c h η e t du rc h eine der auf die Ausgangsschwingung ansprechenden Einrichtung (40) wirkungsmäßig zugeordnete" Bezugsspannungseinrichtung (42, 44),. die für einen vorbestimmten Wert unterschreitende Werte der Ausgangsschwingungsspannung die Zuführung der Vorspannung einschränkt .'

9.) Anlaßschaltung naCh Anspruch 7, d a d u roh g e k e nn zeichnet, daß die auf die Ausgangsschwingung ansprechende Einrichtung aus einer weiteren Wicklung (40) besteht, die induktiv mit der Ausgangswicklung (14) gekoppelt und elektrisch mit dieser in Reihe geschaltet ist.

10.) Anlaßschaltung für einen Wechselrichter, bei dem eine mittelangezapfte ■ Ausgangswicklung mit ihren beiden Enden an die Emitter zweier Schaltertransistoren angeschlossen ist, die mit ihren Kollektoren gemeinsam an den einen Pol einer mit ihrem anderen Pol an die Mittelanzapfung der Ausgangswicklung angeschlossenen Gleich-

Stromquelle angeschlossen sind, und zwei mit der Ausgangswicklung gekoppelte Rückkopplungswicklungen die beiden Schaltertransistoren mit diese abwechselnd in den leitenden Zustand spannenden Signalen versorgt, derart, daß in der Ausgangswicklung eine Ausgangsschwingung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Transistor (30) mit seiner Emitter-Kollektorstrecke in einer Reihenschaltung zwischen dem einen Pol der Gleichstromquelle (20) und der Basis des ersten Schaltertransistors (10) liegt; daß zwischen die Basis des dritten Transistors und den genannten Pol der Gleichstromquelle ein Vorspann-Netzwerk geschaltet ist, das die Emitter-Kollektorstrecke des dritten Transistors steuerbar anfänglich leitend macht, derart, daß die genannte Reihenschaltung von einem Strom durchflossen wird; und daß in Reihe zwischen die Basis des ersten Transistors (10) und den anderen Pol der Gleichstromquelle·eine Impedanz geschaltet ist, die bei Stromfluß in der genannten Reihenschaltung den ersten Transistor in den leitenden Zustand vorspannt.

11.) Anlaßschaltung nach Anspruch 10, bei der die beiden Rückkopplungswicklungen einerseits mit dem einen Pol der Gleichstromquelle und andererseits mit der Basis des ersten bzw. des zweiten Schaltertransistors verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zwischen das eine Ende (14b) der Ausgangswicklung (l4) und die Basis des dritten Transistors (30) eine weitere Wicklung (40) geschaltet ist, welche die Vorspanneinrichtung (36, 38) mit einem Schwingungssignal

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beliefert, das den dritten Transistor im wesentlichen gesperrt hält, sobald der abwechselnd leitende Betrieb der beiden Schaltertransistoren eingesetzt hat (Pig. 2).

12.) Anlaßschaltung nach Anspruch 10, bei der die beiden Rückkopp lungs wicklungen jeweils in Reihe mit der Ausgangswicklung zwischen das eine bzw. das andere Ende derselben und die Basis des ersten bzw. des zweiten Schaltertransistors geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Wicklung (4o) in Reihe mit der einen Rückkopplungswicklung (22) angeordnet ist und im Takte der Ausgangsschwingung die Vorspanneinrichtung (36, 38) mit einer Vorspannung versorgt, die den dritten Transistor im wesentlichen gesperrt hält, sobald der abwechselnd leitende Betrieb der beiden Schaltertransistoren eingesetzt hat (Fig. l).

13.) Anlaßschaltung nach Anspruch 1 für einen Wechselrichter, bei dem zwei Paare von Schalterelementen in Brückenschaltung an^ geordnet sind, die Ausgangswicklung in Reihe mit den Eingangs-Ausgangselektrodenstrecken sämtlicher Schalterelemente zwischen diese geschaltet ist, die Gleichstromquelle an die Eingangs-Ausgangselektrodenstrecken sämtlicher Schalterelemente eine Gleichspannung legt und eine Rückkopplungseinrichtung jeweils die Schalterelemente der entsprechenden Paare gemeinsam in den abwechselnd leitenden Zustand spannt, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromsteuerelement in einer Reihenschaltung zwischen dem einen Pol der Gleichspannungsquelle (20) und der

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Steuerelektrode des einen Schalterelements (50) des ersten Paares (50, 52) liegt; und daß durch den Stromfluß in der genannten Reihenschaltung dieses eine Schalterelement des ersten Paares in den anfänglich leitenden Zustand gesteuert wird.

14.) Anlaßschaltung nach Anspruch 13* dadurch gekenn· zeichnet, daß zwischen die eine Hauptelektrode (JOa) und die Steuerelektrode des anderen Schalterelements (52) Einrichtungen (70, 72) geschaltet sind, durch die bei Leitung des einen Schalterelements eine zweite Reihenschaltung gebildet wird; und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die bei Stromfluß in dieser zweiten Reihenschaltung dieses andere Schalterelement (52) anfänglich in den leitenden Zustand steuern, derart, daß ein Stromweg zwischen den beiden Polen der Gleichstromquelle über die Ausgangswicklung (14) besteht (Pig. 3).

15.) Anlaßschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung eine Anzahl von induktiv mit der Ausgangswicklung gekoppelten Rückkopplungswicklungen enthält, die jeweils zwischen Steuer- und Eingangselektrode eines entsprechenden der Schalterelemente geschaltet sind; und daß die auf den Stromfluß in der einen Reihenschaltung ansprechende Einrichtung aus einem in Reihe mit der Rückkopplungswicklung zwischen die Eingangselektrode und die Steuerelektrode des einen Schalterelements (50) geschalteten Widerstand (26) besteht.

16.) Anlaßschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Reihenschaltung eine Richt-

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leiteranordnung liegt, welche die Steuerelektrode des betreffenden Schalterelements vom Stromsteuereleinent isoliert, wenn das Stromsteuerelement sich im gesperrten Zustand befindet.

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