DE2030107A1 - - Google Patents

Description

¥. 486

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Augsburg, den 16. Juni 1970

FATBl

ing. B. HOMEB

89 AÜGSBÜJIG

Westinghouse Electric Corporation, 3 Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, Vereinigte Staaten von Amerika

Mehrphasiger Frequenzgenerator

Die Erfindung betrifft allgemein Generatoren zur Erzeugung von mehrphasigen Bezugsschwingungen und insbesondere Wechselspannungsgeneratoren geringer Leistung und veränderbarer Frequenz, welche Eingangssignale für Leistungsumformer liefern.

In bestimmten Fällen muß eine dreiphasige, sinusförmige Bezugsspannungsschwingung mit relativ

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kleiner Leistung und mit steuerbarer Frequenz und Amplitude erzeugt werden. Einen derartigen Fall stellt der Thyristor-Zyklokonverter mit natürlicher Kommutierung dar, welcher aus einer festen Eingangsfrequenz eine veränderbare niedrige Ausgangsfrequenz erzeugt, beispielsweise zur Steuerung der Drehzahl von Wechselstrommaschinen. Bei einem derartigen System beträgt der Bereich der Ausgangsfrequenz O Hz bis 30 Hz. Den Thyristor-Zyklokonverter kann man als Leistungsverstärker ansehen, dessen Ausgangssignal der Amplitude und der Frequenz eines sinusförmigen Bezugseingahgssignales zu folgen versucht. Eine unverzerrte, gut abgeglichene und steuerbare dreiphasige, sinusförmige Bezugsschwingung ist ein wesentliches Erfordernis für die Erzeugung einer im wesentlichen unverzerrten, steuerbaren dreiphasigen Ausgangsschwingung mit gutem Abgleich zwischen den Ausgangsphasen.

Bislang 1st, soweit bekannt, kein befriedigendes und praktisch durchführbares statisches Verfahren zur Erzeugung einer in erforderlichem Maße abgeglichenen, dreiphasigen sinusförmigen Bezugsschwingung niedriger Leistung mit veränderbarer Amplitude und veränderbarer Frequenz gefunden worden. Früher sind solche Schwingungen entweder mittels elektromechanischer Verfahren oder mittels einer statischen Anordnung hergestellt worden, indem man eine quasi-sinusförmige Schwingung erzeugt hat, welche im wesentlichen von einer "treppenförmigen" Rechteckschwingung gebildet ist.

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Die letztgenannte Lösung des Problems ist kompliziert und aufwendig und alles in allem nicht befriedigend.

Zusätzlich zu dem komplizierten Aufbau der herkömmlichen Bezugsschwingungsgeneratoren macht die Verwendung eines Lelstungszyklokonverters bei der Steuerung einer Wechsel-Spannungsmaschine das Vorsehen einer gesonderten und komplizierten Phasenumkehrsteuerschaltung für das Umkehren der Drehrichtung der Maschine erforderlich.

Wegen der Verwendung von Schwachstrom bzw. wegen der geringen Leistung des Bezugsspannungsgenerators sind Kennwerte, wie beispielsweise der Wirkungsgrad, der Leistungsfaktor usw., welche bei einem Leistungskonverter kritische Parameter darstellen, für den Betrieb des Bezugsschwingungsgenerators nur von geringer bzw. überhaupt nicht von Bedeutung. Es ist deshalb möglich, den Vorteil der Betriebsfreiheit hinsichtlich der oben genannten Kennwerte des Bezugsschwingungsgenerators in einer Weise zu nutzen, welche bei einem Leistungsgenerator nicht wirtschaftlich durchführbar ist.

Insbesondere ist mittels der umkehrbaren Ausgangsphasenfolge-Charakteristik der Bezugsschwingungsgeneratorschaltung ein Eigenverfahren zur Umkehrung der Phasenfolge der Ausgangsspannung des Leistungskonverters und damit der Drehrichtung

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der gesteuerten Wechselstrommaschine erzielbar. Diese umkehrbare Phasenfolgecharakteristik ist bei einem Leistungskonverter nicht direkt verwirklichbar, ohne daß eine wesentliche Verschlechterung hinsichtlich der Betriebspararaeter eintritt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Bezugsschwingungsgenerator derart auszulegen, daß dieser eine abgeglichene, mehrphasige Ausgangsspannungsschwingung mit veränderbarer Frequenz erzeugt und eine eigene Phasenumkehr-Charakteristik aufweist und daß die.Amplitude der Ausgangsspannungsschwingung steuerbar ist.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung einen mehrphasigen Prequenzgenerator zur Erzeugung von gegeneinander abgeglichenen Bezugsschwingungen mit veränderbarer Frequenz, welcher durch eine Wechselspannungsquelle, weiter durch eine mit dieser Spannungsquelle verbundene Schalteinrichtung und schließlich durch eine Generatorschaltung zur Betätigung der Schalteinrichtung derart, daß eine Bezugsschwingung mit veränderbarer Frequenz erzeugt wird, gekennzeichnet ist, wobei die Generatorschaltung eine wahlweise Umkehr der Phasenfolge der Bezugsschwingung bewirkt.

Insbesondere weist die erfindungsgemäße Generator-

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schaltung zur Erzeugung einer Bezugswechselspannung zeitlich nacheinander betätigte Schalteinrichtungen auf, welche die Periode festlegen, innerhalb welcher jede Phase einer mehrphasigen EingangsSpannungsquelle leitend ist und damit die Frequenz der Ausgangsspannungsschwingung erzeugt.

Zur Unterteilung der einem jeden Phasenleitungszustand zugeordneten Periode in eine leitende und eine nichtleitende Unterperiode und damit zur Steuerung der Amplitude der Ausgangsspannungsschwingung ist eine zusätzliche Steuerschaltung vorgesehen. Diese Methode der Steuerung der Ausgangsspannung ist bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden.

Als Beispiel wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzgenerators nunmehr unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, welche im einzelnen zeigen:

Fig. 1 schematisch eine grundsätzliche

Ausführungsform eines mehr-

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phasigen Frequenzgenerators nach der Erfindung,

Fig. 2A und 2B typische Spannungskurvenformen,

welche zwischen Punkten A, B und C in Fig. 1 auftreten,

Fig. 3 ein Diagramm der Phasenumkehr-

kennlinie des erfindungsgemäßen Frequenzgenerators,

die Fig. 4A, 4b

und 4C Schwingungskurven entsprechend

der"Phasehümkehrkennlinie des erfindungsgemäßen Frequenzgenerato rs,

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm

einer Schaltung des Frequenzgenerators nach der Erfindung, und

Fig. 6 ein Impulsdiagramm des Betriebes

des in Fig. 5 dargestellten Frequenzgenerators nach der Erfindung.

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In Fig. 1 ist schematisch eine grundsätzliche Schaltung des erfindungsgemäßen Generators 10 dargestellt Der Generator weist Schaltelemente SlA usw. auf, von welchen jeweils drei zu einer Schaltelementgruppe 12 bzw. l4 bzw. 16 zusammengefaßt sind und wobei der Ausgang jeder Schaltelementgruppe mit einer Tiefpaßschaltung verbunden ist. Die Schaltelemente SlA usw. werden jeweils von statischen Schaltelementen bekannter Bauart gebildet. Jede Phase einer dreiphasigen Eingangsspannungsquelle ist mit jeweils einem der drei Schaltelemente in jeder der Schaltelementgruppen 12 bzw. 14 bzw. 16 verbunden. Es ist klar, -daß die Anzahl der Schaltelementgruppen und die Anzahl der Schaltelemente innerhalb jeder Gruppe von der Ehasenzahl der verwendeten mehrphasigen Eingangsspannungsquelle und von der gewünschten Qualität der mehrphasigen Generatorausgangsschwingung vor dem Filtern abhängig ist.

Weiterhin ist klar, daß die in Fig. 1 dargestellte Schaltanordnung durch eine Brückenschaltung ersetzt werden kann.

Das grundsätzliche Verfahren zur Erzeugung der

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dreiphasigen Ausgangsspannung ist folgendes: In einem bestimmten Zeitpunkt werden die Schaltelemente SlA, S2B und S3C gleichzeitig geschlossen, während sämtliche anderen Schaltelemente geöffnet bleiben. Dieser Zustand wird während einer bestimmten Betätigungsperiode T aufrechterhalten und am Ende dieser Betätigungsperiode werden diese Schaltelemente wieder geöffnet und die Schaltelemente SlB, S2C und S3A gleichzeitig geschlossen. Dieser Zustand wird wieder während einer Periode T aufrechterhalten und daran anschließend werden diese Schaltelemente wieder geöffnet und die Schaltelemente SlC, S2A und S3B während einer weiteren Betätigungsperiode T gleichzeitig geschlossen. Diese Betätigungsfolge wird unendlich oft wiederholt. Typische Spannungswellenformen, welche zwischen Punkten A, B und C in Fig. 1 auftreten, sind in Fig. 2A dargestellt.

Es kann gezeigt werden, daß die "Grund"-Schwingungsanteile dieser Schwingungen eine Frequenz von

If l 1

ρ - ^₁ haben, wobei f = ψ, T₄. die Frequenz auf η I "

der Eingangsleitung und η die Anzahl der Eingangsphasen ist. Diese Schwingungsanteile sind gegeneinander jeweils um 120 phasenverschoben. Unter der Annahme einer dreiphasigen Eingangsversorgungsspannung ergibt der Ausdruck

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für die Ausgangsfrequenz f , daß für f zwei verschiedene Werte möglich sind, von welchen der eine größer und der andere kleiner als 3 * f., ist und welche numerisch auf

f die gleiche Ausgangsfrequenz führen. Wenn _j> größer ist

als f., so ist

(D und wenn -£ kleiner ist als f., so wird

(2)

Das Diagramm in Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Impulsfrequenz f und der Ausgangsfrequenz f . Es zeigt sich, daß durch Steuern der Impulsfrequenz von

^f 1 beispielsweise ^f _Λ auf 2Z_Λ die Ausgangsfrequenz von —=? auf Null und zurück auf -4 gesteuert wird.

Es kann mathematisch gezeigt werden, daß die Phasenfolge der "Grund "-Ausgangsspannungen für f ^ 3fη negativ und für f ^ 3fx positiv ist. Demzufolge kehrt sich die Phasenfolge der dreiphasigen Ausgangsspannungen automatisch um, wenn die Ausgangsfrequenz über den Null-Frequenzzustand hinweg gesteuert wird. Diese theoretischen

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mathematischen Ergebnisse werden durch die in den Fig. 4A, 4B und 4C dargestellten Wellenformen bzw. Schwingungen bestätigt. In Pig. ¹JA ist f = 4f., die Frequenz der

Grundschwingung ist —=· und die Phasenfolge ist negativ. In Fig. 4 B ist f = 3f und die Grundausgangsfrequenz ist Null. In Fig. 4C ist f = 2f , die Frequenz des

P ^f₁ Grundschwingungsanteiles ist wieder —=~, die Phasenfolge der dreiphasigen Ausgangsspannungen ist jedoch nun positiv. Diese Charakteristik des Bezugsgenerators ist natürlich genau die erforderliche Charakteristik für einen Wechselspannungsreversiermotorantrieb.

Es kann außerdem mathematisch gezeigt werden, daß die Verzerrungsanteile in den Ausgangsschwingungen Frequenzen von (| f + t_±), (| f - f_±), (| f_p + f_±),

(^- f - f. ) usw. haben. Für das Herausfiltern dieser Harmonischen in der Ausgangsschwingung kann ein herkömmlicher Tiefpaßschaltkreis verwendet werden und über den gesamten geforderten Frequenzbereich ist eine gut sinusförmige Ausgangsschwingung erzielbar.

Bei Verwendung des oben beschriebenen Steuerverfahrens nimmt die sinusförmige Ausgangsspannung bei sämtlichen Ausgangsfrequenzen eine bestimmte maximale

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Amplitude an. Zwecks Steuerung der Größe der Spannung wird die Betätigungsperiode T in Unterperioden unterteilt ₃ wobei beispielsweise t., die leitende Periode und t₂ die nichtleitende Periode bezeichnet. Während der Periode ^₁ sind die drei entsprechenden Schaltelemente (z.B. SlA, S2B und S3C) geschlossen, Während der Periode t_p sind die drei Schaltelemente, welche mit der einen oder anderen der Eingangsleitungen verbunden sind (z.B. SlA, SlB und SlC) geschlossen und sämtliche anderen Schaltelemente sind geöffnet. Die Generatorgesamtausgangsspannung ist Null, wenn sämtliche, einer Eingangsspahnungsphase zugeordneten Schaltelemente geschlossen sind, weil dann die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsleitungen Null ist. Für diese Zustände sind typische SpannungsSchwingungen zwischen den in Fig. 1 dargestellten Punkten A, B und C in Fig. 2B dargestellt. Bei diesem Spannungssteuerverfahren ist das Spektrum der harmonischen Frequenzen das gleiche wie bei voller Ausgangsspannung, so daß das Filtern ohne Schwierigkeiten durchführbar ist, und die Ausgangsspannung kann kontinuierlich zwischen einem Maximalwert und dem Wert Null gesteuert bzw. geregelt werden, wobei der innere Abgleich bzw. der Eigenabgleich zwischen den Ausgangsphasen bei sämtlichen Spannungswerten erhalten bleibt.

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Ein alternatives Verfahren des Eliminierens einer Bezugsausgangsschwingung bestünde darin, daß sämtliche Schaltelemente während der Periode t₂ geöffnet werden. Die Anwendung dieses Verfahrens wird jedoch nicht immer von Vorteil sein.

Als ein Beispiel dafür, wie das oben beschriebene Verfahren praktisch verwirklicht wird, zeigt Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltung des Prequenzgenerators nach der Erfindung.

Drei Eingangsklemmen 1,2 und 3> welche ein dreiphasiges Eingangssignal mit fester Frequenz empfangen, sind mit neun Schaltelementen verbunden. Die Schaltelemente sind zu drei Schaltelementgruppen zusammengefaßt, wobei jeweils ein Schaltelement in jeder Gruppe mit einer der Eingangsklemmen verbunden ist; die Eingangsklemme 1 ist mit den Schaltelementen SlA, SlG und SlB verbunden. Die Ausgänge der Schaltelemente sind derart zusammengefaßt, daß die Schaltelemente wieder Gruppen von jeweils drei Schaltelementen bilden, welche jedoch nicht die gleiche Gruppierung wie die Schaltelemente in bezug auf die dreiphasigen Eingangsklemmen aufweisen; so sind die Schaltelemente SlA, S2A und S3A zu einem gernein

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samen Ausgang zusammengeschaltet, dessen Ausgangssignal¹ durch einen Filterschaltkreis FA hindurch zu einer Ausgangsklemme des Frequenzgenerators geleitet wird. Zum besseren Verständnis sei bemerkt, daß das erste Schaltelement mit SlA bezeichnet ist. Das "S" bedeutet Schaltelement, die "1" bedeutet, daß dieses Schaltelement mit der ersten Eingangsklemme verbunden ist, und das "A" bedeutet, daß dieses Schaltelement an seinem Ausgang mit dem Filterschaltkreis FA verbunden ist.

Die Bezugsfrequenz wird von einem einstellbaren Impulsfrequenzgenerator A geliefert, dessen Eingang mit einer Gleichspannungserregerquelle (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Ausgang des Impulsgenerators A ist mit dem Eingang eines, eine feste Zeitverzögerung liefernden Zeitverzögerungsschaltkreises B und außerdem mit einem ODER-Torschaltkreis E verbunden. Der Ausgang des Zeitverzögerungsschaltkreises B ist mit einem dreistufigen Ringzählerschaltkreis C, einem bistabilen Flipflop-Schaltkreis F und mit einem einstellbaren Zeitverzögerungsschaltkreis D verbunden. Der Ausgang des einstellbaren Zeitverzögerungsschaltkreises ist mit dem ODER-Torschaltkreis E verbunden, welcher wiederum mit dem Eingang des Flipflop-Schaltkreises F verbunden ist. Das Ausgangs-

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signal des dreistufigen Ringzählerschaltkreises C wird zu drei UND-Torschaltkreisen H, I und J geleitet. Ein Ausgang des Flipflop-Schaltkreises F ist mit den drei UND-Torschaltkreisen H, I und J verbunden. Der andere Ausgang des Flipflop-Schaltkreises ist mit einer Trenntreiberausgangsstufe N verbunden.

Die Ausgänge der drei UND-Torschaltkreise H, I und J sind jeweils mit einer von drei Trenntreiberausgangsstufen K bzw. L bzw. M verbunden, von welchen jeweils eine einem der UND-Torschaltkreise zugeordnet ist. Die Trennstufen können von Transformatoren gebildet sein, welche drei getrennte Sekundärwicklungen aufweisen. Außerdem sind drei ODER-Torschaltkreise O, P und Q derart vorgesehen, daß die jeweils das Ausgangssignal von einer der Trenntreiberausgangsstufen K, L und M und außerdem das Ausgangssignal der Trenntreiberausgangsstufe N empfangen. Jede der Trenntreiberausgangsstufen K, L und M weist noch zwei weitere Ausgänge auf, welche jeweils direkt mit zwei der neun Schaltelemente verbunden sind. Die Ausgänge der drei ODER-Torschaltkreise O, P und Q sind jeweils mit den Schaltelementen SlA, SlC und SlB verbunden. Demgemäß ist jede der Trenntreiberausgangsstufen K, L und M entweder direkt oder indirekt über

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einen QDER-Torschaltkreis mit drei Sehaltelementen verbunden, wobei diese drei Schaltelemente derart gewählt sind, daß jeweils eines von ihnen mit jeweils einer verschiedenen Phase des dreiphasigen Einganges und außerdem jeweils mit einem verschiedenen Filterschaltkreis der Ausgangsfilterschaltkreise FA, FB und FG verbunden ist. Damit befindet sich jedes einzelne der drei Schaltelemente in jeweils drei unterschiedlichen Gruppierungen bzw. Schaltelementgruppen. Jedes Schaltelement befindet sich-jeweils gemeinsam mit zwei anderen Schaltelementen in einer Gruppe, so daß es von der gleichen Trenntreiberausgangsstufe gesteuert wird. Jedes Schaltelement ist mit zwei weiteren Schaltelementen zu einer Gruppe, zusammen gefaßt und mit diesen gemeinsam mit einer der drei Eingangsphasen verbunden. Jedes Schaltelement ist mit noch zwei weiteren Schaltelementen zu einer Gruppe zusammengefaßt und mit diesen gemeinsam mit einem gemeinsamen Ausgangsfilterschaltkreis verbunden.

to

Das Ausgangssignal des einstellbaren Impulsfrequenzgenerators A besteht gemäß der Darstellung in Fig. 4 aus einer Folge von Impulsen P-. mit jeweils kurzer Impulsdauer, welche in regelmäßigen Betätigungszeitintervallen T erscheinen, wobei T durch die Impulsfre-

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quenz f_? bestimmt ist. Diese Impulse werden zu dem, eine feste Zeitverzögerung aufweisenden Zeitverzögerungsschaltkreis B geleitet, dessen Ausgangsimpulse P. mit Bezug auf die Impulse P_n um eine Zeitspanne ΔΤ verzögert sind. Die Impulse P werden dem Eingang des dreistufigen Ringzählerschaltkreises C zugeführt. Die Impulse P. werden außerdem dem einstellbaren Verzögerungsschaltkreis D zugeführt, dessen Ausgangsimpulse Pp mit Bezug auf die Impulse P₁ um eine Zeitspanne t. verzögert sind. Die Impulse P₂ werden zu einem Eingang des ODER-Torschaltkreises E geleitet. Die Impulse P_n werden dem anderen Eingang dieses ODER-Torschaltkreises zugeführt, dessen Ausgang mit einer Eingangsklemme des bistabilen Flipflop-Schaltkreises F verbunden ist. Demzufolge wird der Flipflop-Schaltkreis F entweder durch die verzögerten Impulse P_? in den gesetzten Zustand umgeschaltet bzw. der Flipflop-Schaltkreis F wird in dem Fall, in welchem das zeitverzögerte Setzen des einstellbaren Verzögerungsschaltkreises D größer ist als das Intervall zwischen P₁" und dem Rückstellimpuls P_n, durch den letztgenannten Impuls gesetzt. Der Impuls P_n dient demgemäß als ein Endhaltimpuls und markiert die Grenze der Zeit t.., welche eine Periode leitenden Zustandes bzw. eine Leitungsperiode darstellt. Gemäß der Darstellung in Fig. 6 bewirkt

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die Zeitverzögerung At des Verzögerungsschaltkreises B einen stabilen Betrieb, indem sie die Grenzen der leitenden Periode t. innerhalb der Grenzen der Betätigungsperiode T hält. Da die Periode zwischen P_Q und dem Rückstellimpuls P. relativ kurz ist, ist die maximal mögliche Zeit t.. fast gleich T. Unter dieser Bedingung wird die maximal mögliche Ausgangsspannung erzielt (diese entspricht jedoch nicht ganz dem theoretischen Maximum, weil· ΔΤ endlich ist). Der Flipflop-Schaltkreis P wird durch P^ zurückgestellt und seine Ausgangsschwingungen sind I und T. Die Ausgangssignale a, b und c des dreistufigen Ringzählerschaltkreises C werden jeweils einem Eingang der mit jeweils zwei Eingängen versehenen UND-Torschaltkreise H, I und J zugeführt. Das Ausgangssignal T des Flipflop-Schaltkreises F wird jedem der anderen Eingangsklemmen dieser UND-Torschaltkreise zugeführt. Die Ausgangssignale dieser UND-Torschaltkreise werden den Trenntreiberausgangsstufen K, L und M zugeführt. Jede dieser Ausgangsstufen liefert demzufolge während der leitenden Periode t. ein Ausgangstreibersignal, solange diese außerdem ein Eingangssignal aus dem zugeordneten Ausgangskanal des Ringzählerschaltkreises C empfängt. Das Ausgangssignal I des Flipflop-Schaltkreises F wird dem Eingang der Trenntreiberausgangsstufe N zugeführt. Die drei voneinander

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getrennten Ausgangskanäle dieser Trenntreiberausgangsstufe N sind jeweils über die ODER-Torschaltkreise O bzw. P bzw. Q mit den Steueranschlußklemmen der Schaltelemente SlA, SlB und SlC verbunden. Demzufolge empfangen diese Schaltelemente während jeder Periode t_? immer ein Treibersignal und bewirken die ebenen Teile der in Pig. 2B dargestellten Schwingungskurven. Die Ausgangsfilter FA, FB und FC weisen Tiefpaßschaltkreise herkömmlicher Bauart auf und sorgen für ein unverzerrtes dreiphasiges Endausgangssignal .

Die oben beschriebene Frequenzgeneratorschaltung erfüllt sämtliche notwendigen Funktionen: Voneinander getrennte Treibersignale werden den Schaltelementen in geeigneter Zeitfolge zugeführt; das Steuern der Ausgangsfrequenz wird durch Steuern der Frequenz des Impulsgenerators A und das Steuern der Größe der Ausgangsspannung wird durch Steuern der Zeitverzögerung t^ des einstellbaren Zeitverzögerungsschaltkreises D erzielt.

Da außerdem der einstellbare Impulsfrequenzgenerator durch eine Gleichspannung ν .. gesteuert wird und da die Impulsfrequenz f gemäß der Darstellung in Fig. 3

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dieser Spannung proportional ist, zeigt der Bezugsgenerator die Eigencharakteristik der Phasenumkehr, welche für Wechselstromreversiermotorantriebe gefordert wird.

Es ist oben dargelegt worden, daß die beschriebenen Schaltungen lediglich eine besondere Ausführungsform der Erfindung darstellen und daß eine Vielzahl von Variationen möglich ist. Beispielsweise könnten die Zweiwegschaltelemente in der grundsätzlichen Schaltungsanordnung in Pig. I durch Einwegschaltelemente ersetzt werden (beispiels weise durch Schalter mit Torsteuerung), wenn eine gesonderte Gleichspannungsversorgung für das Aufrechterhalten eines Reststromes in den Schaltelementen zusätzlich vorgesehen wird. Außerdem ist es nicht "notwendig, die in Fig. 1 dargestellte dreiphasige Halbwellenschaltungsanordnung zu verwenden. In einigen Fällen kann es günstiger sein, beispielsweise drei sechsphasig schaltende Schaltkreise zu verwenden, welche jeweils als dreiphasige Brückenschaltung ausgeführt sind, wobei eine Brückenschaltung jeweils für eine Ausgangsphase vorgesehen ist.

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Claims (14)

1. Patentansprüche:

   IJ Mehrphasiger Frequenzgenerator zur Erzeugung von gegeneinander abgeglichenen Bezugsschwingungen mit veränderbarer Frequenz, gekennzeichnet durch eine Weehselspannungsquelle, weiter durch eine mit dieser Spannungsquelle verbundene Sehalteinrichtung (12, 14, 16) und schließlich durch eine .Generatorschaltung zur Betätigung der Schalteinrichtung derart, daß eine Bezugsschwingung mit veränderbarer Frequenz erzeugt wird, wobei die Generatorschaltung eine wahlweise Umkehr der Phasenfolge der Bezugsschwingung bewirkt«.
2. 2. Frequenzgenerator nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Schwingung sinusförmig istj daß weiter die Schalteinrichtung eine Vielzahl von Schaltelementgruppen (12 bzw. lh bzw, 16) aufweist, wobei diese Gruppen jeweils mit Mehrfaehschaltelementen (SlA, S2A, S3A bzw,. SlB, S2B, S3B bzw, SlC, S2G, S3C) versehen sind, daß ferner die Wechselspannungsquelle mindestens eine Phase aufweist und daß jede Phase mindestens mit einem der Schaltelemente in jeder der Sehaltelementgruppen verbunden

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   ist, daß weiterhin die Generatorschaltung einen mit einer Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme versehenen, einstellbaren Impulsfrequenzgenerator (A), dessen Eingangsklemme mit einer ErregerSpannungsquelle verbunden ist, und außerdem einen Schaltungsteil (B, C, H, I, J) aufweist, welcher auf das Ausgangssignal des einstellbaren Impulsfrequenzgenerators anspricht und zwecks Betätigung von Kombinationen von Schaltelementen (SlA, S2B, S3C bzw. S2A, S3B, SlC bzw. S3A, SlB, S2C) mit den Schaltelementgruppen verbunden ist, wobei die Periode der Betätigung der Schaltelementkombinationen durch die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators festgelegt wird und wobei durch die Betätigung der Schalter eine sinusförmige Bezugsschwingung erzeugt wird, und daß schließlich die Generatorschaltung noch einen weiteren Schaltungsteil (D, E, P, N) aufweist, welcher dem einen Schaltungsteil zwecks Bestimmung von Perioden eines leitenden Zustandes der betätigten Schaltelementkombinationen innerhalb der Betätigungsperiode zugeordnet ist, wobei die Amplitude der Bezugsschwingung eine Punktion der Periodendauer der Perioden des leitenden Zustandes der Schaltelemente ist und wobei der einstellbare Impulsfrequenzgenerator eine wahlweise Umkehr der Phasenfolge der Bezugsschwingung bewirkt.

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3. 3. Frequenzgenerator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Filterschaltung (PA bzw. FB bzw. FC), welche zum Zwecke des Herausfilterns der während der leitenden Perioden erzeugten und in der Bezugsschwingung enthaltenen Harmonischen den Schaltelementgruppen (SlA, S2A, S3A bzw. SlB, S2B, S3B bzw. SlC, S2C, S3C) hinzugefügt ist, so daß sich eine unverzerrte sinusförmige Bezugsschwingung ergibt, wobei die Harmonischen eine Funktion der Frequenz der,Eingangsspannungsschwingung und der Frequenz der erzeugten Bezugsspannungsschwingung sind.
4. 4. Frequenzgenerator nach Anspruch 2 oder 3₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung zwischen den von dem weiteren Schaltungsteil (D, E, F, N) erzeugten Impulsen und den von dem einstellbaren Impulsfrequenzgenerator (A) erzeugten Impulsen einstellbar ist, so daß die leitenden Perioden der Schaltelemente (SlA, S2A, S3A, SlB, S2B, S3B, SlC, S2C, S3C und demzufolge die Amplitude der Bezugsschwingung steuerbar sind.
5. 5. Frequenzgenerator nach einem der Ansprüche 2

   bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Schaltungsteil (D, E, F, N) einen mit einer Eingangsklemme und mit

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   einer Ausgangsklemme versehenen, einstellbaren Zeitverzögerungssehaltkreis (D) aufweist, dessen Eingangs» klemme mit der Ausgangsklemme des einstellbaren Impulsfrequenzgenerators (A) verbunden ist, wobei der ZeItverzögerungssehaltkrels auf die Ausgangsimpulse des einstellbaren Impulsfrequenzgenerators anspricht und Ausgangsimpulse mit wählbarer Zeitverzögerung erzeugt und wobei die Impulse des Impulsgenerators die Schalterbetätlgungsperlode einleiten, während die Verzögerungsimpulse die Perloden leitenden Zustandes bestimmen.
6. 6. i*requenzgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Sehaltungsteil (B₃ C, Η, I₅ J) einen mit einer Eingangsklemme und mit einer Vielzahl von Ausgangsklemmen versehenen mehrstufigen Zählerschaltkreis (G) aufweist, dessen Ausgangsklemmen Jeweils einer Stufe des Zählersehaltkreises ' zugeordnet sind, wobei die Eingangsklemme mit dem Ausgang des einstellbaren Impulsfrequenzgenerators (A) verbunden ist und wobei die Ausgangsimpulse des Impulsfrequenzgenerators die Stufen des Zählers schrittweise fortsehalten, während die Ausgangssignale des Zählerschaltkreises die Schaltelemente (SlA, S2A, S3A, SlB₃ S2B, S3B, SlG, S2G, S3C) betätigen.

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7. 7. Prequenzgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung derart ausgelegt ist, daß sie die Grenzen der Perioden leitenden Zustandes der Schaltelementkombinationen (SlA, S2B, S3C bzw. S2A, S3B, SlC bzw. S3A, SlB, S2C) innerhalb der Grenzen der Betätigungsperiode der betreffenden Schaltelementkombination hält.
8. 8. Prequenzgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 7j gekennzeichnet durch eine Logikschaltung, welche während des Teiles der Betätigungsperiode, welcher nicht von leitenden Zuständen besetzt ist, die zur gleichen Eingangsphase gehörenden Schaltelemente schließt, während sämtliche andere Schaltelemente geöffnet bleiben.
9. 9. Prequenzgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Schaltungsteil (B, C, H, I, J) und den Schaltelementen (SlA, S2A, S3A, SlB, S2B, S3B, SlC, S2C, S3C) eine Trennschaltung (K, L, M) angeordnet ist.
10. 10. Prequenzgenerator nach einem der Ansprüche bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Bezugsschwingung eine Punktion der Ausgangsimpuls-

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    frequenz des einstellbaren Impulsfrequenzgenerators (A) ist.
11. 11. Frequenzgenerator nach einem der Ansprüche

    1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenumkehr- *kennlinien (Fig. 3) des einstellbaren Impulsfrequenzgenerators (A) eine Funktion der Polarität der Erregerspannung sind.
12. 12. Frequenzgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschwingungsanteile der Ausgangsschwingung eine Funktion der Frequenz der EingangsSpannungsquelle und eine Funktion der Frequenz der von dem Impulsgenerator (A) erzeugten Impulse sind.
13. 13. Frequenzgenerator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der Frequenz der Ausgangsschwingung und den Frequenzen des Impulsgenerators (A) und der Eingangsspannungsquelle durch folgende Gleichung darstellbar ist:

    ^fo ■ Λ - ^f ι

    wobei-f die Frequenz der Ausgangsschwingung,

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    f^ die Frequenz der Eingangsspannungsquelle,

    f die Frequenz des Impulsgenerators und

    η die Anzahl der Phasen der Eingangsspannung ist,
14. 14. Frequenzgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Impulsgenerators (A) steuerbar und damit die Phasenfolge, der Ausgangsschwingung wahlweise umkehrbar ist.

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