DE2111207A1 - Transistor-Gleichstromumrichter - Google Patents

Description

• Transistor-Glecihstromumrichter.
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor-Gleichstromumrichter mit galvanisch durch einen Leistungsübertrager getrenntem Ein- und Ausgang des Leistungskreises, der eingangsseitig aus mehreren in Reihen- und/oder Paralleischaltung miteinander verbundenen Eingangskreisen mit je einer Steuerschaltung besteht.
• In Transistor-Gleichstromumrichtern mit galvanisch getrennen Ein- und Ausgängen ist es insbesondere bei größeren Leistungen im Hinblick auf die Transistor-Eigenschaften notwendig, zwei oder mehrere Eingangskreise zu bilden, die je nach Eingangs spannung, Laststrom und Schaltungsprinzip in Reihe oder parallelgeschaltet werden. Sie können dabei gleichzeitig oder abwechselnd vom Strom durchflossen werden. Bei so ausgebildeten Gleichstromumrichtern kann die zugehörige Steuerschaltung durch vorwiegend kapazitive Einkopplung von Arbeitsspannungen der Leistungsosugruppen störend beeinflui3t und die Geräteeigenschaften durch unterschiedliche Kennwerte von zwei oder mehr Schalttransistoren sowie der zugehörigen Steuereinrichtung verschlechtert werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die leistungsbaugruppen von Transistor-Gleichstromumrichtern so zu gestarten, daß keine Arbeitsspannungen in den Steuerkreis eingekoppelt werden. Gemäß der Erfindung wird das durch die schaltungsmäßige Anordnung der elektrischen Bauelemente des Leistungskreises in einer solchen Reihenfolge erreicht, daß an der Eingangsspannung oder an einem 9?eil der Eingangsspannung liegende Eingangskreise parallel zu je einem Speicherkondensator in Reihenschaltung die Primärwicklung eines für Meßzwecke erforderlichen Stromwandlers, eine Primärwicklung des Leistungsübertragers und die Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors enthalten.
• Die durch diese Maßnahmen weitgehend beseitigte Störspannungseinkopplung auf die Steuerkreise erleichtert gleichzeitig wesentlich die Auswahl und Bemessung der Bauteile.
• Außerdem kann die Umschaltung der Eingangskreise von Reihen- auf Parallelschaltung oder umgekehrt ohne nachteilige Veränderungen hinsichtlich der Störspannungseinkopplung durchgeführt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert.
• Der dargestellte Gleichstromumrichter ist schaltungsmäßig unterteilt in den Leistungsteil GU mit den Steuerschaltungen St11 und St12 den Regler R und die Strom-Symmetriereinrichtung. Der Leistungsteil GU besteht aus zwei Eingangskreisen, die über die Brücke B?1 in Reihe geschaltet sind, und arbeitet im Zweitakt-Verfahren. Die Eingangsspannung ist mittels der beiden Speicherkondensatoren C11, C12 anteilig auf die Eingangskreise aufgeteilt. Für beide gleich ausgebildeten Eingangskreise ist ein gemeinsamer Leistungsübertrager Ü mit einem Ausgang vorgesehen. Der schaltungsmäßige Aufbau der Eingangkreise ist durch die in folgender Reihenfolge angeordneten Bauelemente bestimmt.
• Parallel zum eingangsseitig angeordneten Speicherkondensator C11 bzw. 012 liegen die Primärwicklung des Stromwandlers W11 bzw. W12, der für die Stromsymmetrierung erforderlich ist, die Primärwicklung Nil bzw. N12 des ieistungsübertragers II und die Kollekt6r-Emitterstrecke des Stelltransistors Tsii bzw. Ts12, der aus der Steuerschaltung Stiel bzw. St12 gesteuert wird, in Reihe. Über die Brücke 311 sind die Eingangsschaltungen so miteinander verbunden, daß die Speicherkondensatoren Cli und C12 in Reihenschaltung an der Eingangsspannung Ue liegen und daß der Emitter des Stelltransistors Tsll mit der Primärwicklung des Stromwandlers W12 verbunden ist.
• Die Vorteile dieser Schaltung bestehen darin, daß das Potential der Steuerstrecke der Stelltransistoren Ts11, Ts12 gegenüber dem Gerätegehäuse oder einem Pol der Eingansspannung sich nicht in Abhängigkeit vom leitenden oder gesperrten Zustand der Kollektor-Emitterstrecke der Stelltransistoren ändert. Die Potentialsverschiebung treten jeweils nur am Kollektor auf. Störspannungen können daher über das Gerätegehäuse nicht kapazitiv in die Steuerschaltung St11 bzw. St12 gelangen.
• Ebensowenig ändert sich das Potential der Primärwicklungen der Stromwandler W11, W12 gegenüber dem Gerätegehäuse oder den Eingangsklemmen in Abhängigkeit vom Schaltzustand der Stelltransistoren.
• Zur Umschaltung der Eingangskreise von Reihen- auf Parallelschaltung genügt es, eine oder zwei Verbindungen mittels der Brücken 311 bzw. B11' herzustellen.
• Um in den Eingangskreisen entstehende Unsymmetrien messen und ausregeln zu können, liefern die Sekundärwicklungen der Stromwandler W11 und W12 ausreichend große Meßspannungen an die Widerstände Ril bzw. R12 einer Integrierschaltung.
• Über die Dioden D11, D12 der Integrierschaltung werden die Widerstände R21 bzw. R22 während der Stromflußzeit des jeweiligen Stelltransistors den 1i-W-iderständen Ril bzw. R12 parallelgeschaltet. Der Widerstand R21 bzw. R22 des nicht stromführenden Wandlerkreises dient als Ladewiderstand für den Integrierkondensator C2. Die Ladezeitkonstants dieser RC-Schaltung ist groß gegen die Schaltperiodendauer der Stelitransistoren. Die antiparallelgeschalteten Dioden D21 und D22 begrenzen die Spannung am Kondensator C2.
• Außer der Integriersebaltung sind der Taktgeber T, der eine rechteckförmige Steuerspannung liefert, der Meßwertübertrager M und der Analog-Digital-Wandler AD wesentliche Teile der Symmetrierschaltung. Der Taktgeber T speist über den Widerstand R die Wicklung N21 des Meßwertübertragers M. Die Sekundärwicklungen N24 und N25 des Meßwertübertragers liegen in Mittelpunktschaltung am inane des Analog-Digital-Wandlers, der eine impulsbreitenmodulierte steuerspannung an die Steuerschaltungen St11, St12 der Stelltransistoren Ts11 und Ts12 liefert. Die Impulsbreitenmodulation erfolgt in Abhängigkeit von der Unsymmetris des Stromes in den beiden Leistungskreisen des Umrichters mittels der in der Integrierschaltung gewonnenen Meßspannung, welche die Ansteuerung der Stelltransistoren Tsii und Ts12 gegensinnig verändert. Bei Spannung Null am Integrierkondensator C2 erhalten beide Transistoren etwa die gleichen Basisströme aus der Hilfsspanungsquelle Uh über die Wiederstände R31 bzw. R32 und den Widerstand R4. Die Kollektor-Emitterstrecke der Schalttransistoren Ts21 und-Ts22 bilden veränderliche Würden für die Ausgangswicklungen N24 uiid N25 des Meßwertübertragers. Unterschiedliche Bürdell der Transistoren Ts21 und Ts22 bewirken ungleich große Eingangsspannungen am Analog-Digital-Wandler für die beiden Halbschwingungen und damit unterschiedliche Stromführungszeiten der Leistungstransistoren Ts11 bzw. Ts12. Dadurch wird die Belastung der einzelnen Leistungskreis, insbesondere der Stelltransistoren, unabhängig von Temperatur- und Alterungs einflüssen sowie von Stücksteuerung, symmetrisch gehalten.
• Infolge dessen können Einstellwiderstände und die damit verbunden Prüffeldarbeit entfallen. Außerdem werden die Eingangs- und die Ausgangswelligkeit auf ein Minimum begrenzt. Die beiden Reihenschaltungen von Widerstand R41 bzw. R42 und Kondensator 031 bzw. C32 dienen als Rückführglieder im Syminetrierregelkreis.
• Bei Umstellung eines Leistungskreises von Reihen- auf Parallelschaltung werden die Leitungen von den Begrenzerdioden D21, D22 zu den Schalttransistoren Ts21, Ts22 gekreuzt. Außer uber die Bürden Ts21 und Ts22 wird der Meßwertübertrager über die Steuerwicklungen N22, N23 von der Regelabweichung der Ausgangsgleichspannung des Gleichspannungswandlers beeinflußt. Von der gleichgerichteten Ausgangsspannung TJa an der Sekundärwicklung des Umrichterübertragers ti wird mittels des Reglers Rg eine Regelspannung gebildet, die den Transistor Ts3, dessen Kollektor-Emitterstrecke eine veränderliche Bürde an den Wicklungen N22 und N23 darstellt, gesteuert.
• 1 Pigur 3 Patentansprüche

Claims (3)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Transistor-Gleichstromumrichter mit galvanisch durch einen Leistungsübertrager getrenntem Ein- und Ausgang des Leistungskreises, der eingangsseitig aus mehreren in Reihen- und/oder Parallelschaltung miteinander verbundenen Eingangskreisen mit je einer Steuerschaltung besteht, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die schaltungsmäßlge Anordnung der elektrischen Bauteile des Leistungskreises in einer solchen Reihenfolge, daß an der Eingangsspannung (Ue) oder an einem Teil der Eingangsspannung liegende Eingangskreise parallel zu je einem Speicherkondensator (C11, 12) in Reihenschaltung die Primärwicklung eines für Meßzwecke erforderlichen Stromwandlers (W11, W12), eine Primärwicklung (N11, N12) des Leistungsübertragers (Ü) und die Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors (Tsii, Ts12) enthalten.
2. 2. Transistor-Gleichstromumrichter nach Anspruch 1, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Eingangskreise wahlweise zwischen Reihen- oder Parallelschaltung umschaltbar sind.
3. 3. Transistor-Gleichstromumrichter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i zu c h n e t, daß die der leistungsübertragung dienenden Primärwicklungen (N11, N12) auf dem gemeinsamen Kern eines Leistungsübertragers (Ü) angeordnet sind.