DE2145085A1

DE2145085A1 - Wechselrichter

Info

Publication number: DE2145085A1
Application number: DE19712145085
Authority: DE
Inventors: Albert Donald Sherman Oaks Calif. Stolzy (V.St.A.)
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1970-09-10
Filing date: 1971-09-09
Publication date: 1972-03-16
Also published as: FR2106433A1; NL7112385A; FR2106433B1; US3605005A

Description

Dipl.-Phys. Leo Thul ' . ?1 Δ R 0 8 5¹

Patentanwalt

Stuttgart

Case: A.D.Stolzy 2

International Standard Electric Corporation, New York

Wechselrichter

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Umwandlung von Gleichspannungen oder Gleichströmen in Wechselspannungen oder Wechselströme, insbesondere auf Wechselrichter hoher Leistung und Wirtschaftlichkeit.

Am Ausgang eines Wechselrichters ist normalerweise ein Filter angeordnet, um die Harmonischen der Grundwelle zu unterdrücken. Diese Filter sind sehr teuer, insbesondere wenn damit die niedrigeren Harmonischen unterdrückt werden sollen.·

Bisher wurden Wechselrichter so aufgebaut, daß alle Harmonischen unterhalb der dritten oder fünften vor dem Filter unterdrückt wurden. Solche Wechselrichter sind beispielsweise in den USA-Patentschriften 3 324 374, 3 423 662 und 3 523 236 beschrieben. Bei der Unterdrückung einer so kleinen Zahl von Harmonischen ist jedoch der Aufbau kompliziert und die Filter sind verhältnismäßig teuer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben genannten und andere Nachteile der bekannten Wechselrichter zu vermeiden und einen Wechselrichter

Fr/ki - 25.8.1971

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A.D.Stolzy 2 - 2 - 2 1 A 5 0 8 5" ■'

vorzuschlagen, der Folgen von mindestens vier positiven Impulsen und mindestens vier negativen Impulsen erzeugt. ^v

Bei dem Wechselrichter gemäß der Erfindung kann jede Zahl von Harmonischen unterdrückt werden. Der Grund hierfür wird später erläutert.

Die Art der Schaltperioden ist ein wesentliches Merkmal der Wechselrichter gemäß der Erfindung. Ein anderes wesentliches Merkmal des Wechselrichters gemäß der Erfindung besteht darin, daß seine Ausgangsleistung verändert werden kann und daß die Amplitude jeder Zahl von Harmonischen bei jeder Änderung der Größe des Ausgangssignals Null bleibt.

Ein anderer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Größe und die Logik eines binären Zählers und die Logik der Erfindung um 50 % vermindert werden kann.

Die Erfindung besteht im wesentlichen in einem Wechselrichter, bei dem die niedrigeren Harmonischen der Grundwelle durch Änderung der Sehaltzeiten unterdrückt werden können. Es kann dabei jede Zahl von Karnonischen unterdrückt v/erden. Der Filterkreis ist daher viel weniger kompliziert und viel billiger und in manchen Fällen kann ein Filter überhaupt entfallen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Ausführungsformen nach den Figuren 1,2 und 5 vollkommen und in einfacher V/eise als integrierte Schaltung aufgebaut werden können.

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Die oben genannten und andere Vorteile der- Erfindung sollen anhand der Figuren näher beschrieben werden.

Die Figuren stellen nur Beispiele für die Ausführung des Erfindungsgedankens dar.

Figur 1 zeigt schematisch einen Teil des Viechseirichters gemäß der Erfindung.

Figur 2 ist ein Blockschaltbild der übrigen Teile des Vfechselrichters von Figur 1.

Figur 3 zeigt eine Kombinationstabelle für den Zähler von Figur 2.

Figur H zeigt die Wellenform, mit der die Erfindung arbeitet.

Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Figur 6 zeigt die Wellenform der Ausführungsform nach Figur 5 und die

Figuren 7, 8, 9 und 10 stellen Blockschaltbilder von anderen Ausführun^sformen der Erfindung dar.

In Figur 1 ist mit 10 eine Gleichspannungsquelle bezeichnet. Die Gleichspannungsquelle 10 hat, wie durch den Pfeil angedeutet wird, ein veränderliches Potential. Die Erfindung kann aber auch in der V/eise verwirklicht werden, daß als Potentialquelle eine Gleichspannungsquelle verwendet wird, deren Ausgangsspannung nicht

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2H5085:

veränderlich ist. Eine Gleichspannungsquelle mit veränderlichem Ausgangspotential kann jedoch beispielsweise vorteilhaft bei der Ausführungsform von Figur 10 verwendet werden. Die Gleichspannungsquelle 10 hat einen positiven Ausgangsanschluß 11 und einen negativen Ausgangsanschluß 12. Der Anschluß 11 ist mit dem Ausgangsanschluß 14 über den Schalter 13 verbunden. Der Anschluß ist über einen Schalter 15 mit dem Ausgangsanschluß verbunden. Der Schalter 17 liegt zwischen dem Anschluß und dem Anschluß 16. Der Schalter 18 ist z\?ischen dem Anschluß 12 und dem Anschluß 1*1 angeordnet. Die Schalter 13j 15, 17 und 18 können übliche Schalter sein. w Sie sind jedoch vorzugsweise elektronische Schalter,

wie z.B. steuerbare Siliziumgleichrichter oder ähnliches, jedoch können auch elektromechanische oder andere Schalter verwendet werden. Die Schalter 13 und 15 werden gesteuert durch ein Signal am Anschluß 19 von einem Flip-Flop-Kreis X₅ der in Figur 2 dargestellt ist. Die Schalter 13 und 15 sind gleichzeitig geschlossen und geöffnet. In ähnlicher V/eise sind die Schalter 17 und 18 gleichzeitig geschlossen und geöffnet. Wenn jedoch die Ausgangsanschlüsse 14 und 16 an den Filterkreis 20 von Figur 1 angeschlossen sind, und zwar über einen nicht dargestellten Transformator oder an dem Trans-25 formator über das Filter angeschlossen sind und wenn

in üblicher V/eise Kondensatoren als Speichervorrichtungen verwendet sind, brauchen die Schalter 13 und 15 nicht gleichzeitig geöffnet und geschlossen sein. Das gleiche gilt für die Schalter 17 und 18. Es ist nur wesentlich, zu welcher Zeit die Schaltung über ein Paar von Schaltern von der Stromquelle 10 zu den Ausgangsanschlüssen 14 und 16 geschlossen ist. Die

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- 5 - 2H5085: ^;

Schalter 13 und 15 werden gleichzeitig geöffnet und geschlossen durch ein Signal an dem Ausgangsanschluß 19 von dem Flip-Flop-Kreis X, der in Figur 2 dargestellt ist. Die Schalter 17 und 18 sind gleichzeitig geöffnet und geschlossen durch ein Signal an dem Ausgangsanschluß 21 von einem Flip-Flop-Kreis Y, der in Figur 2 dargestellt ist.

Ein üblicher binärer Zähler 22 ist weiter vorgesehen, der einen Logikkreis 23 und die Flip-Flops A, B, C.

und D enthält. Der Zähler 22 ist vollständig in der üblichen Weise aufgebaut und wird mit Taktpulsen gespeist von einem Taktpulsgenerator 2k über eine Verzögerungsleitung 25. Der Zähler 22 hat einen O-Zustand und zählt bis Ik. Der Zähler 22 wird auf Null zurückgestellt durch das UND-Gatter 26. Die UND-Gatter 27-, 28, 29 und 30 erhalten ihre Eingangsimpulse von den Flip-Flop-Kreisen A, B, C und D und sind mit ihrem Ausgang an das ODER-Gatter 31 angeschlossen. Die logische Verknüpfung der Gatter kann aus Figur 2 entnommen werden.

Eine Kombinationstabelle für den Zähler 22 ist in Figur 3 dargestellt. Das UND-Gatter 27 erzeugt daher einen hohen positiven Ausgangsimpuls, wenn Null gezählt wird. Das UND-Gatter 28 erzeugt einen hohen positiven Ausgangsimpuls, wenn drei gezählt wird. Das UND-Gatter 29 erzeugt einen hohen positiven Ausgangsimpuls, wenn fünf gezählt wird. Das UND-Gatter 30 erzeugt einen hohen positiven Ausgangsimpuls, wenn acht gezählt wird. Das ODER-Gatter 31 hat vier Eingänge. Jeder der Ausgänge der Gatter 27, 28, 29 und 30 ist an dem Eingang des ODER-Gatters 31 angeschlossen. Der Ausgang des ODER-Gatters ist an dem Eingang des UND-Gatters 38 angeschlossen.

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A.D.Stolzy 2 - 6 -

2U5085:··

Das UND-Gatter 38 erhält auch Eingangsimpulse vom Ausgang der Verzögerungsleitung 25·

Das UND-Gatter 38 erzeugt die Vorderflanke des Ausgangsimpulses an den Anschlüssen 14 und l6 in einem bestimmten Zeitverhältnis. Das bedeutet, . : der Ausgang des UND-Gatters 38 schaltet einen der Flip-Flop-Kreise X und Y gleichzeitig in den L-Zustand über die UND-Gatter 32 und 33· Die anderen Eingänge der UND-Gatter 32 und 33 kommen vom Flip-Flop-Kreis Z, der verhindert, daß einer der Flip-Flop-Kreise X und Y ein Schalterpaar schließt

(Figur 1), während das andere Paar geschlossen ist. Der Flip-Flop-Kreis Z ändert seinen Zustand nur immer dann, " wenn ein Rückstellimpuls am Ausgang des UND-Gatters 26

erzeugt wird. Ein monostabiler Multivibrator 36 wird aus zwei Gründen verwendet. Der Multivibrator J>& schaltet beide Flip-Flop-Kreise X und Y nach einer vorbestimmten Periode in den O-Zustand. Die Impulse an den Ausgängen und l6 werden dabei beendet. Der Multivibrator 36 hat außerdem· ein drehbares Handrad 37, um seine Verzögerungszeit einstellen zu können.

Wirkungsweise der Ausführungsform nach den

Figuren 1 und 2

Beim Betrieb des Wechselrichters gemäß der Erfindung erzeugt der Taktpulsgenerator 2'4 acht Taktpulse für jede Periode der Grundwelle, die an den Anschlüssen 14 und 16 auftreten. Die Verzögerungsleitung 25 dient nur dazu ,.sicherzustellen, daß der Multivibrator 36 in den L-Zustand umgeschaltet wurde, bevor die Flip-Flop-Kreise X und Y betätigt werden. Der Zähler 22 zählt in üblicher V/eise und zählt bis Ik und wird dann

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2U5085- :

immer wieder zurückgeschaltet. Das UND-Gatter 38 erzeugt Ausgangspulse am Ende jeder folgenden Zahl: 0, 3, 5 und 8.

Der erste Flip-Flop-Kreis X wird in den L-Zustand umgeschaltet, wenn Null gezählt wird. Die Breite der Impulse am Ausgang der Flip-Flop-Schaltung X wird durch den Multivibrator 36 bestimmt. Dann wird der Flip-Flop-Kreis X wieder in den L-Zustand bei der Zahl 3 umgeschaltet Der Flip-Flop-Kreis X wird durch den' Multivibrator 36 dann wieder in den O-Zustand umgeschaltet. Das Umschalten und Zurückschalten tritt wieder .bei der Zahl 5 und bei der Zahl 8 auf. Der Flip-Flop-Kreis X wird dann durch den Flip-Flop-Kreis Z ausgeschaltet und der Flip-Flop-Kreis Y zählt in gleicher Weise weiter, wie dies beim Flip-Flop-Kreis X der Fall war.

Die am Anschluß Ik auftretenden Ausgangsimpulse bezüglich des Erdanschlusses 16 sind in Figur k dargestellt. Die Zeitpositionen der Vorderflanken aller Impulse sindunveränderlich und treten in der gezeigten Position auf. Die eingetragenen Grade bedeuten elektrische Grade. Die Vorderflanke des ersten Impulses einer positiven Gruppe von vier Impulsen liegt immer um l80° elektrisch entfernt von der Vorderflanke des ersten Impulses der nächsten darauffolgenden und vorhergehenden Gruppe von vier positiven Impulsen. Das gleiche gilt für die negativen Impulse. Die Polarität einer Gruppe von vier Impulsen ist immer entgegengesetzt der Polarität der darauffolgenden Gruppe von vier Impulsen. Die Pulse können so unbeschränkt weiter erzeugt werden mit abwechselnden Gruppen von entgegengesetzter Polarität.

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Die Zeitposition der Rückflanken aller Impulse kann durch Drehen des Rades 37 eingestellt werden. Die Impulsbreite aller Impulse kann so gleichzeitig geändert werden, um die Amplitude der Grundwelle an den Anschlüssen I¹I und zu verändern.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß die zweite, dritte und fünfte Harmonischen vollständig eliminiert werden, wenn die Impulsbreite aller impulse im Bereich von O bis 24° verändert wird. Es soll darauf hingewiesen werden, daß das Rad 37 die Breite aller Impulse gleichzeitig ändert. Ein Impuls hat stets die gleiche Impulsbreite wie die anderen Impulse. Ein Impuls hat auch die gleiche Amplitude wie die anderen Impulse. Die Vorderflanken oder die Rückflanken oder beide können verändert werden. Nur das Verhältnis, das in Figur *} dargestellt ist, muß aufrechterhalten bleiben.

Beweis

Eine Fourieranalyse der Wellenform von Figur ¹I ergibt, daß diese Wellenform keine zweite, dritte und fünfte Harmonische besitzt. Dies bedeutet, daß die Wellenform von Figur 4 alle 2., 3., 4., 5. und 6. Harmonischen eliminiert und daß die niedrigste Harmonische, welche existiert, in dieser Wellenform die 7· Harmonische ist.

■ Um die großen Vorteile der Erfindung zu zeigen, ist im folgenden eine Fourieranalyse der Wellenform von Figur durchgeführt.

Bekanntlich erfolgt die Fourieranalyse der Wellenform gemäß der Erfindung nach folgender Funktion :

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a_o ^r ^:

f (x) ss —- + > to cos nx + B_n sin nx) η= 1

worin A , A und B Konstante sind und on η

wobei
η- = 3.1416,

t = Zeit

T = die Zeit zwischen den Vorderflanken des ersten positiven Impulses von je zwei aufeinanderfolgenden Gruppen von positiven Impulsen ist (die Periode

-1

ΙΟ der Grundwelle der Grundfrequenz f, wobei f = -ψ)·

Bei Betrachtung der vorliegenden Wellenform ist das Mittel der Spannung Null und

A₀ = O.

Bekanntlich ist

Ip 1 /

A_n = — / f Cx) cos nx dx (2)

und 2jt

B_n ~ "F / f fe) sin nx dx /3)

Die vorliegende Wellenform ist nur stückweise kontinuierlich, und muß so integriert werden. Folgendes wird wiederholt.

f(x) - +E oder Null

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A.D.sto_lzy2· -ίο- 2H50B5.;

E /** E f*

•r / cos nx dx = *-^~ sin nx (4)

^xl ^xl

Setze P = ~j^ sin χ (5)

Für B setze entsprechend

_{R Ä} ^ _cos „χ ■ (6) .

Daraus folgt:

3ψ+φ 50+-Φ 80+Φ 150+Φ 180+φ 2Ο0+Φ 230-A_n=Pl +PI +Pl +P

j + pj + P - P. ~ P1 - Pj - Pj (7)

30 50 Ό0 150 180 200 230

0 30

worin 0 = tf Radianten, und Φ die Impulsbreite ist.

.Wie später erläutert wird, bedeutet "zweiter Term" den zweiten Term rechts vom Gleichheitszeichen, der "dritte¹¹ ist der dritte rechts usw.

Der zweite Term von Gleichung (7) beispielsweise en spricht

^- sin η (30+Φ) - — sin η (30) = || cos § (6 0+Φ) sin *f (8) ττη ττη «n ^ ^ώ

. aus der trigonometrischen Identität folgt

1 1"

sin u - sin ν = 2 cos -^- (u + v) sin -^- (u - v)

Dasselbe kann mit dem dritten, vierten, sechsten, siebenten und achten Term durchgeführt werden.

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A.D.Stolzy 2 - 11 -

7rn

j(P)| = sin ηφ - sin 0=sin

15 0+Φ
(-P) =- sinn (15 0+ φ)+ sin 15 0 0-D

J·· r-.Λ

ττη

sin 150= 0

Durch Kombination von (10) und (11)

sin η φ - sin η (15Ά+Φ) = 2 cos f (150+ 2φ) sin f (-150) (12)

Also .Ji^. ₌ 2 cos § (60+φ) sin-a

+ 2 cos f (1Ο0+Φ)
+ 2 cos I (160+Φ) sin -2 cos f
-2 cos I (400+Φ) sin

-2 cos f (46^+Φ) sin ^

² (13)

-2 cos I (150+ 2Φ) sin | (150)

Der erste und dritte, der zweite und fünfte und der dritte und sechste Term sind kombinierbar infolge der trigonometrischen Identität,

cos s - cos t = -2 sin |· (s + t) sin | (s - t) (14) Daher

™. = sin B& L 2 sin f (42 0+ 2φ) sin f (-300 2E ^L

- 2 sin \ (500+ 2Φ) sin \ (-300)

- 2 sin \ (620+ 2Φ) sin ^ (-300)J

- cos f (15 0+ 2Ψ) sin § (150) (15)

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Man beachte, daß A_n für alle geraden Harmonischen Null .ist (n = 2k, wobei K = 1, 2, 3, *l ...) weil

sin I (-300 = 0

und

sin j (15$ = 0

Für die weitere Behandlung der minus dritten und minus * fünften Harmonischen setze für^r__2L . Für die minus

dritte Harmonische setze η = 3k

10

> 15

unter Vernachlässigung der geraden Harmonischen mit k = 2, k, 6, 8 ..., welche schon eliminiert wurden. Man beachte, daß von den Gleichungen (17) und (18) nur der mittlere Term in den Klammern von (16) übrig bleibt.

. / 209812/1125

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2145083

Das ist

ein I £-*^'i- + -°^ψ 1 j „.,„ / 31k π 3k$ \ , ,

sm l ₁₀ + ^-^ + sin I—jQ- + -^-J = 0 (19)

sin 1-^— f -r—1 = +cos ^- . (₂₀)

Das positive Vorzeichen gilt für k = 1, 5» 9_S 13 *·· das negative Vorzeichen gilt für k = 3_S 7_} 11, 15·ν. Dann gilt

3k π· —

sin —-— a + lfür ungerade Harmonische

- cos

_oos 3ki. _cos

= + sin 3k<i» (22)

Die Vorzeichen gelten für die gleichen Werte von k
wie vorher.

Aus der trigonometrischen Identität folgt
sin 2y = 2 sin y cos y

_± _{2 sin} Sf. _oos 3|Φ. . _{± sin 3k+} (23)

3A /τk

+ sin 3ki^> + sin 3k<P =0

+—^ 2 E

Daher ist A=O für alle minus dritten Harmonischen.

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A.D.Stolzy 2 - l4 -

Um zu zeigen, daß A_n = 0 für alle minus fünften Harmonischen gilt, setze 5k für 3k in Gleichung (16).

Sin ·*%£· β + lfür ungerade Harmonische

- 2

I" ^s

. .35k π .
sin [-yö- + ₂ y

+ sin

-cos I^-2^r"+ 5kΦ jsin —τ,— (25)

sin FS-*-+ ^-Vsin ^Sk^ + ψ + ^faLJ

= - Bin (ψ

= - Bin (ψ H- ϊψλ= T oo_s -S|i- (26) Unter Vernachlässigung der geraden Harmonischen, v;o k = 2, 4, 6, 8 ...

sin

= sin

15. sin A%i- t *ψ\- sin /sk, + ^ + SfS

*ψ\- sin /sk,

209812/112S

A.D.Stolzy 2 ·- 15 -

Da somit die Summe des. letzten Terms auf der rechten Seite der Gleichungen (27) und (28) Null ist, ergibt sich

+ -I₁- = + 2 sin -j- cos -f- - cos ^- + 5kφ j (29)

5 - cos

«= - cos ί -~- + 5kφV= + sin 5kφ (30)

Die Summe der Terme auf der rechten Seite der Gleichung (29) ist daher Null, weil

2 sin $ψ- _cos

Daher ist A =0 für die minus fünfte Harmonischea-. Der

Beweis für B =0 für die minus zweiten, dritten und η ·

fünften Harmonischen ist der gleiche.

Das B -Äquivalent von Gleichung (16) ist

15 χ cos

(^rT , 3k Φ

+ cos I—=— . ₀

+ cos

\ lu e. /j

, ^3k π , „Λ . - sin (-g— + 3k</>J sin

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Für die minus dritten Harmonischen und Vielfachen davon COS

wie zuvor.

/5kn· , 3k<f>\ /kii , 3k<M — . 3k φ _tr,.->

cos I—2—+ ~ ^cos l~2~* * ^sin —2 * '

>. 2krr sin

V/ieder ist B^ = 0 für gerade Harmonische, weil

kr 2

sin —ο"

für ungerade Harmonische.

sin [·—- + 3k0) β + cos 3k</» (36)

Durch Kombination der Gleichungen (32), (33), (3¹^), (35) und (36) ergibt sich

η . η f — ι \ fr, , 2 3k0 \/t,\, /

-— _+ i-itijμ sin —ö" JI ⁺ ·*■ J⁺ Icos \ / \ ^ / \ / \

= 1-2 sin² ^ψ- - cos 3k<|> = 0 (37)

Aus der trigonometrischen Identität folgt

cos 2y = 1 - 2 sin y

. / 209812/1125

A.D.Stolzy 2 - 17 -

2U5085:

Daher ist B=O für die minus dritten Harmonischen, η

Das B_n-Äquivalent der Gleichung (32) für die minus fünften Harmonischen ist folgendes

- _t ι _ 2 sin SkiL _sin

- + 1 2 sin ₂ sin

COS

5k£_\

10 ⁺ 2

+ cos

_cos

/25k TT. _5k<j>\ \ 6 2 /

(39)

Wieder ist B =0 für gerade Harmonische, weil sin -^r- = 0

wenn k gerade ist.

sin —- = ± 1 (40)

wenn k ungerade ist.

5k<L " (41)

cos K-TrT- * —γ- I ** X ^ÖA" 2

cos i- + -t-itCOS" ^t - °

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(43) 25 · / ·

A.D.Stolzy 2 - 18 - 2 1 A 5 0 8 5 ; :

Durch Kombination der Gleichungen (39) bis (43) einschließlich folgt

(44)

fc Daher ist B_n = 0 für die minus fünften Harmonischen.

Ausführungsform von Figur 5

In Figur 2 kann die Polaritätssteuerung als Ausgangskreis beschrieben werden, wie er durch die gestrichelten ip Linien bei 39 angedeutet ist.

In Figur 1 kann die ganze Schaltung mit oder ohne Filter als Schaltkreis beschrieben werden, wie er bei 40 angedeutet ist.

Im Anschluß an das vorstehend Gesagte soll darauf hingewiesen werden, daß jeder der Schaltungsteile von Figur ebenfalls in Figur 5'verwendet werden kann. Was ledig-. lieh hinzugefügt wurde, ist der Schaltkreis 40, der identisch sein kann mit dem Schaltkreis 40 nach Figur mit oder ohne Filter 20. Die Verbindungen von der Schaltung 39 zur Schaltung 40 in Figur 5 sind identisch mit denen zwischen der Schaltung 39 in Figur 2 und der Schaltung 40 in Figur 1. Daher kann die ganze Anordnung von

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A.D.Stolzy 2 - 19 -

2U5085.

Figur 5 identisch sein mit der, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, mit Ausnahme der Verbindungen zwischen Flip-Flops A, B, C und D und den Gattern 27, 28, 29 und 30.

Der Zweck der Abwandlung nach Figur 5 besteht darin, daß damit die in Figur 6 dargestellte Wellenform erzeugt werden soll. Wie zuvor angegeben, können die relativen Positionen des zweiten, dritten und vierten negativen Impulses relativ zu dem ersten negativen Impuls identisch sein mit den relativen Positionen des zweiten, dritten und vierten positiven Impulses relativ zu dem ersten positiven Impuls.

Die Amplitude der positiven Impulse ist gleich der der negativen Impulse, da die Stromquelle 10 eine im wesentlichen konstante Gleichspannung abgibt. Wie zuvor können die Rückflanken aller Impulse, die in Figur 6 dargestellt sind, bezüglich der Zeit relativ zu ihren Vorderflanken durch Betätigung des Handrades 37 des Multivibrators verschoben werden. Jedoch alle Impulse haben dieselbe Impulsbreite wie zuvor. Die Impulsbreite der Impulse, die in Figur 6 dargestellt sind, darf nicht 12 elektrische Grade überschreiten, während die Impulse nach Figur k eine maximale Impulsbreite von 2*1 Graden erreichen kann.

Unter "Graden" werden jeweils elektrische Grade verstanden.

Wie üblich, ist ein elektrischer Grad definiert als die

T
Zeit entsprechend -ttq» worin T die Zeit ist, die zwischen dem ersten Impuls einer Folge von positiven Impulsen bis zu dem ersten Impuls der nächsten Folge von positiven Impulsen abläuft. T kann in folgender Weise definiert

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werden:

ψ - -L ■

^χ " f

worin f die Grundfrequenz des Wechselrichterausganges darstellt.

Aus dem Vorhergehenden kann entnommen werden, daß bei der Schaltungsanordnung von Figur 5 das Gatter 27 bei der Zahl 0 eine hohe Ausgangsleistung abgibt, wie ' zuvor beschrieben. Das Gatter 28 jedoch erzeugt eine hohe Ausgangsleistung bei der Zahl 5 und das Gatter 29 von Figur 5 erzeugt eine hohe Ausgangsleistung bei der

Zahl 9, Das Gatter 30 von Figur 5 erzeugt eine hohe fc Ausgangsleistung bei der Zahl 14.

Es ist ein· anderes wesentliches Merkmal der Erfindung, daß die Wellenform von Figur 6 keine zweite, dritte und fünfte Harmonische hat. Eine Fourieranalyse der Wellenform von Figur 6 kann in derselben Weise durchgeführt werden^ wie das für die Wellenform von Figur 4 ausgeführt wurde.

Es ist ein wesentlicher Vorteil der Wellenformen nach den Figuren 4 und 6, daß die Impulsbreite in jedem Falle variiert werden kann und daß die zweiten, dritten und fünften Harmonischen in jedem Falle Amplituden von 0 w haben, unabhängig von der Impulsbreitenänderung.

Unterdrückung von jeder Zahl von Harmonischen

Bei der Schaltungsanordnung nach Figur 7 versorgt ein Steuerkreis 4l zwei Ausgänge, die an entsprechende Verzögerungskreise k2 und iJ3 angeschlossen sind, welche

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A.D.Stolzy 2 - 21 -

wiederum über entsprechende Pufferkreise 45 und 46 auf einen Schaltkreis 44 wirken. Die Pufferkreise erhalten nicht allein die Ausgangssignale der entsprechenden Verzogerungskreise 42 und 43 sondern auch direkt das Ausgangssignal von dem entsprechenden Steuerkreis 4l über die Leitungen 47 und 48.

Der St'euerkreis 4l kann identisch sein mit Figur 2. Der Steuerkreis 4l kann aber auch identisch sein mit der Schaltung von Figur 5 ohne den Schaltkreis 40. In letzterem Falle ist der Ausgangskreis 39 von Figur 5 an die Verzögerungsschaltungen 42 bzw. 43 angeschlossen und an die Anschlüsse 47 bzw.. 48. In jedem Falle können die Verzögerungskreise 42 und 43 identisch sein. Jeder kann eine Zeitverzögerung bewirken, welche pj- entspricht,

wobei m jede positive ungerade Zahl ist, jedoch nicht 7 oder ein Vielfaches davon. In manchen Fällen kann-es besonders vorteilhaft sein, wenn mz.1 ist. In einem solchen Falle bewirken die Verzögerungskreise 42 und 43 eine

T Zeitverzögerung von

Die Pufferkreise 45 und 46 können bekannte Pufferverstärker enthalten oder auch ODER-Gatter. Der Schaltkreis 44 kann identisch sein mit dem Kreis 40 mit oder ohne Filter 20.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß in Figur 7 wie zuvor jede Folge von negativen Impulsen mehr oder weniger identisch ist jeder Folge von positiven Impulsen. Weiterhin verursacht der unverzögerte Eingang an der Pufferschaltung 45 eine reguläre Gruppe von vier Impulsen. Die verzögerte Gruppe von Impulsen am Eingang des

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Pufferkreises 45 erzeugt eine zweite Gruppe von vier Impulsen, die mehr oder weniger identisch ist mit der

anderen Gruppe von Eingangsimpulsen, jedoch um ^L. oder verzögert, wenn dies gewünscht wird. Dasselbe gilt für den Pufferkreis 46.

Das gestrichelte Kästchen 49 in Figur 7 kann erweitert werden, wie dies in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist. Die Schaltungskette kann im Bedarfsfalle in beliebiger Weise erweitert werden. Der Ausgang des Schaltkreises in Figur 7 enthält keine Harmonischen der 2., 3·, ²J.., 5., 6., 7«j 8., 9· und 10. Ordnung und enthält keine

b Vielfaches der 2., 3·> 5· ,und J. Harmonischen. Die Schaltung 50 nach Figur 8 erzeugt einen Ausgang aus der Schaltung 44, wenn sie an diese angeschlossen ist, welche keinerlei Harmonische der 2., 3·_} 4., 5·, 6., 7·> 8., 9·, 10., 11. und 12. Ordnung enthält,.und enthält kein Vielfaches der 2., 3·> 5·> 7· und 13. Harmonischen.

In gleicher Weise enthält die Schaltung 51 nach Figur 9» wenn sie zwischen den Steuerkreis Hl und dem Schaltkreis HH geschaltet ist, eine. Ausgangsspannung am

Schaltkreis 44, die frei ist von den Harmonischen der 2., 3., 4., 5., 6., 7-, 8., 9-, 10., 11., 12., 13-, 14., 15.,und 16. Ordnung und frei ist von Vielfachen " der 2., 3·» 5·₉ 7·_} 11· und 13· Harmonischen.

In Figur 8 sind ein Verzögerungskrexs 66, ein Pufferkreis 70, ein Verzögerungskrexs 67 und ein Pufferkreis angeordnet, um zwischen die Schaltkreise 41 und 44 geschaltet zu werden. Außerdem ist in Figur 8 der Verzögerungskreis 68, der Pufferkreis 72, der Verzögerun^skreis 69 und der Pufferkreis 73 dazu bestimmt, zwischen die Schaltkreise 4l und 44 geschaltet zu werden.

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2 - 23 - 2145Q85: ·'

Die Schaltungsanordnung nach Figur 9> bestehend aus dem Verzögerungskreis 7*1, dem Pufferkreis 80, dem Verzögerungskreis 75, dem Pufferkreis 81, dem Verzögerungskreis 76 und dem .Pufferkreis 82, ist dazu bestimmt, zwischen die Schaltungen 41 und 44 geschaltet zu werden. Wiederum ist in Figur 9 die Schaltung mit dem Verzögerungskreis 77, dem Pufferkreis 83, dem Verzögerungskreis 78, dem Pufferkreis 84, dem Verzögerungskreis 79 und dem Pufferkreis 85 dazu bestimmt, zwischen die Schaltungen 4l und 44 gelegt zu werden.

Die Verzögerungsschaltungen 66 und 68 ergeben eine Zeitverzögerung, welche ~ηγ entspricht. Die Verzögerungsschaltungen 67, 69j 75 und 78 ergeben eine Zeitver-

rT
zögerung, welche -^- entspricht, worin r jede positive Zahl mit Ausnahme von 11 oder einem Vielfachen davon entspricht. Die Verzögerungsschaltungen 76 und 79 ergeben eine Verzögerung, Vielehe ■£— entspricht, worin s jede positive Zahl mit Ausnahme von 13 oder einem Vielfachen davon bedeutet.

Die Länge der Kette wird durch die allgemeine Formel -pj— bestimmt, worin s. jede positive Zahl bedeutet. Dies ist ein Ausdruck,, welcher den Aufbau aller Verzögerungskreise hinter den Pufferkreisen 82 und 85 bestimmt. Für das erste Paar von solchen Verzögerungskreisen gilt t = 1, für das zweite Paar gilt t = 2, für das dritte Paar gilt t = 3 usw. A. ist immer eine Primzahl mit der Ordnungszahl B , sodaß B, = t + 7.So ist s. immer eine positive Zahl, welche nicht A. entspricht und auch nicht einem Vielfachen von A. .

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A.D.Stolzy 2 -2H- 2 1 A 5 0 8 5 I ^:

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß die alternativen Ausführungsformen, welche anhand der Figuren 7» 8 und 9 beschrieben wurden, auf der Verwendung der Schaltungsanordnung ^l bei einer der beiden Ausführungsformen nach den Figuren 2 und 5 beruht, unter Weglassung des Schaltkreises HO. Das heißt natürlich, daß der Steuerkreis Hl nicht gleichzeitig in zwei Ausführungsformen verwendet werden kann. Zu diesem Zweck erzeugen die Ausführungsformen nach den Figuren 7, 8 und 9 Vierergruppen von Ausgangsimpulsen, wobei zu jeder Gruppe eine positive und eine negative Vierergruppe gehört, wie dies in den Figuren H und 6 dargestellt .ist. Wenn jedoch, die Ausführungsform nach Figur 2 bei dem Steuerkreis *J1 verwendet ist, haben alle Vierergruppen von Impulsen im Ausgang des Kreises HH die in Figur H dargestellte Form und nicht die in Figur 6 dargestellte Form. Umgekehrt, wenn der Steuerkreis Hl von der Art ist, wie er in Figur 5 dargestllt ist, unter Weglassung des Schaltkreises HO₃ haben die Vierergruppen von Impulsen- die in Figur 6 dargestellte Form und nicht die in Figur H dargestellte Form. Außerdem hängt es von den Werten von m, r, s .oder s_t ab, ob eine Gruppe von Impulsen mit einer anderen Gruppe abwechselt oder nicht. Ob die verschiedenen Impulse miteinander abwechseln oder nicht, hat keinen Einfluß auf die vorteilhafte Wirkungsweise der Erfindung oder auf die Eliminierung von irgendeiner Harmonischen, wie dies zuvor beschrieben wurde. Das heißt, daß beispielsweise in Figur 7, wenn m = 1 wird und die Ausführungsform von Figur 2 im Steuerkreis Hl ,verwendet wird, höchstwahrscheinlich der erste Impuls der verzögerten Impulsgruppe zwischen dem ersten Impuls und dem zweiten Impuls der unverzögerten Gruppe zu liegen kommt. Weiterhin kommt der zweite und der dritte Impuls der unverzögerten Gruppe zwischen den ersten und zweiten Impuls der verzögerten Gruppe zu liegen.

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A.D.Stolzy 2 - 25 -

Es ist möglich, mit der Ausführungsform nach Figur 10 die zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebente, achte, neunte und zehnte Harmonische zu eliminieren. Diese Ausführungsform vereinigt die Wellenformen der Figuren k und 6, um diese Harmonischen zu eliminieren. Es können noch mehr Harmonische als bei der Ausführungsform nach Figur 10 eliminiert werden, wenn eine oder mehrere Wellenformen, der Art wie sie in Figur 6 darge- ■ stellt sind, mit einer oder mehreren der Wellenformen nach Figur 4 kombiniert werden oder umgekehrt.·Es ist jedoch nur die Ausführungsform nach Figur 10 als Beispiel beschrieben.

Bei der Ausführungsform nach Figur 10 ist der Taktgeber an die Verzögerungsvorrichtung 53 angeschlossen sowie an den monostabilen Multivibrator 5*t und den monostabilen Multivibrator 55· Von dem Verzögerungskreis 53 v/erden die beiden Steuerkreise 56 und 57 gespeist. Die Ausgänge der Steuerkreise 56 und 57 sowie die Ausgänge der Multi-Vibratoren 5*ί und 55 sind an die Ausgangskreise 58 und angeschlossen. Der Ausgangskreis 58 ist direkt mit dem Schaltkreis 60 verbunden. Der Ausgangskreis 59 ist an dem Schaltkreis 6l über die Verzögerungskreise 62 und 63 angeschlossen. Die Ausgänge der Schaltkreise 60 und 6l sind parallel geschaltet.

Die Steuerkreise 56 und 57 sind immer verschieden. Der

. Steuerkreis 56 kann einen ersten alternativen Aufbau haben, wie er in Figur 2 dargestellt ist, unter Weglassung des Generators 2H₃ des Verzögerungskreises 25, des Multivibrators 36 und des Schaltkreises 39. Der Steuerkreis 56 kann auch eine zweite alternative Ausführungsform haben

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A.D.Stolzy 2' - 26 -

2H5085: ·

von dem Typ, wie er in Figur 5 dargestellt ist, unter V/eglassung der gleichen Komponenten und des Schaltkreises kO. Der Steuerkreis 57 kann dieselben alternativen Ausführungsformen haben. Jedoch muß die Ausführungsform, die für den Steuerkreis 56 gewählt wird, unterschiedlich von der sein, die für den Steuerkreis 57 gewählt wird, und umgekehrt.

Die Ausgangskreise 58 und 59 sind identisch mit dem Ausgangskreis 39. Die Schaltkreise 60 und 6l sind identisch mit dem Schaltkreis 40, jedoch ohne das Filter 20.

Die Zeitverzögerung, die durch den Verzögerungskreis 62 hervorgerufen wird, entspricht der Zeitverzögerung, die durch den Verzögerungskreis 63 hervorgerufen wird. V/enn der Steuerkreis 56 von dem Typ ist, wie er in Figur 2 dargestellt ist, so beträgt die Zeitverzögerung von jedem der Verzögerungskreise 62 und 63 entsprechend y^(3 + 10p), worin ρ eine positive Zahl ist. V/enn der Steuerkreis 56 von der Art ist, wie er in Figur 5 dargestellt ist, beträgt die Zeitverzögerung durch jeden der Verzögerungskreise 62 und 63 soviel ¹
positive Zahl darstellt.

rp

kreise 62 und 63 soviel wie γ7τ(7 + 1Oq), wobei q jede

Infolge der Tatsache, daß die siebente Harmonische der Wellenform von Figur k weder eine Amplitude noch eine relative Phase hat, Vielehe die gleiche ist wie die der siebenten Harmonischen der Wellenform von Figur 6, muß ein gewisses Verhältnis aufrechterhalten werden, um sicherzustellen, daß die kombinierten Ausgänge der Schaltkreise 60 und 61 keinerlei Komponente der siebenten Harmonischen enthalten. V/enn der Steuerkreis 56 von dem Typ ist, wie er in Figur 2 dargestellt ist, muß die folgende Gleichung auf dem V/ert 1 gehalten werden, um die siebente Harmonische zu eliminieren :

τ /

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A.D.Stolzy 2 - 27 ~

2U5085:

worin

E. die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle der

Schaltung 61 ist, *

Ep die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle der

Schaltung 60 ist,
r* die Impulsbreite des Ausgangsimpulses von Schaltung 6i ist, und

ψ~ die Impulsbreite des Ausgangsimpulses von Schaltung ist.

Man beachte, daß die Ausgangsimpulse des Schaltkreises durch das Handrad 6k des Multivibrators einstellbar sind und daß die Ausgangsimpulse des Schaltkreises 6l in ihrer Breite einstellbar sind mittels des Handrades des Multivibrators 65. Die Gleichspannungsquellen der Schaltkreise 60 und 6l können, vrenn dies gewünscht wird, auch veränderlich sein. Man beachte, daß die Stromquelle 10 von Figur 1 einstellbar ist. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Bei geeigneter Schaltung ist es nicht erforderlich, daß weder die Gleichspannungsquelle noch der monostabile Multivibrator bei irgend einer Schaltung nach der vorliegenden Erfindung veränderlich ist.

Wenn der Steuerkreis 56 von dem in Figur 5 dargestellten Typ ist, um die siebente Harmonische am Ausgang der An-Ordnung von Figur 10 zu unterdrücken, so muß die folgende Gleichung gleich 1 gesetzt werden :

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-28- 2H5085:

In dieser Gleichung bedeutet

E₁ die AusgangsSpannung der Gleichstromquelle im Schaltkreis 6O₃

Ep die Ausgangsspannung der Gleichstromquelle im Schaltkreis 6l,

tt? die Impulsbreite der Ausgangsimpulse des Schaltkreises 60j die mit den Handrad 65 verändert werden kann,

(Pp die Impulsbreite der Ausgangsimpulse des Schaltkreises 6l, die mit dem Handrad 64 verändert werden kann

Aus dem vorstehenden kann entnommen werden, daß immer eine Folge von positiven Impulsen mit einer Folge von negativen Impulsen verwendet wird. Die Zahl der Impulse in jeder positiven Impulsfolge entspricht immer der Zahl der Impulse in jeder negativen Impulsfolge. Die Zahl der Impulse in jeder Impulsfolge entspricht 2ⁿ°, worin η jede positive Zahl größer als 1 bedeutet. Bei den ψ Ausführungsformen mindestens der Figuren 1, 2, 5, 7, 8

und 9 können die niedrigen Harmonischen dadurch unterdrückt werden, daß einfach die Harmonischen entsprechend den Primzahlen unterdrückt werden.

Wo die Impulsbreite aller Impulse die gleiche ist, ist es unwesentlich, von welchem Punkt eines Impulses der Impulsabstand gemessen wird. Wenn jedoch Impulse verschiedener Breite vorhanden sind, muß der Impulsabstand immer von der Mitte jedes Impulses an gemessen werden.

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^a -²⁹- 2.H508S:.:

Ein Vergleich von Figur 4 mit Figur 6 zeigt, daß abgesehen von dem Abstand die Wellenformen gleich sind. So ist der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Impuls immer #^. Der Abstand zwischen dem zweiten und

bT
dem dritten Impuls ist immer ^, und der Abstand zwischen

aT dem dritten und dem vierten Impuls ist immer ^g-, worin a entweder 3 oder 5 und b entweder 2 oder 4 ist. Wenn jedoch a-3 ist, dann ist b immer 2 und umgekehrt. Wenn a=· 5 ist, dann ist b immer H und umgekehrt.

Das Filter 20 kann üblicherweise so bemessen sein, daß einige, mehrere oder alle Harmonischen der Grundfrequenz f abgeschwächt werden, wenn sie nicht in anderer Weise unterdrückt werden. Das Filter 20 hat eine Durchlaßbreite mit einer oberen Abbruchfrequenz, die niedriger ist als f und niedriger als f , worin f gleich'ist Nf, und N eine Primzahl ist mit der Ordnungsnummer N , wobei die Primzahlen 1, 2, 3, 5» 7 usw. die Ordnungsnummern 1, 2, 3j ^y 5 usw. haben und N definiert ist nach ^No = ⁿo ^{+ 3}·

Aus dem Vorstehenden können alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung abgeleitet werden. Beispielsweise können die Zähler Ausgänge für die Zahlen d, e, f und g haben, worin d-e= h, e--f= i, f-g=v und ν eine der Zahlen 3 oder 5 ist. h = 3 nur dann, wenn i = 2 und ν = 3. i ='2 nur dann, wenn h = 3 und ν = 3· . ν = 3 nur dann, wenn h = 3 und i^r = 3. h = 5 nur dann, wenn i = ¹I und ν = 5. i = ^ nur dann, wenn h = 5 und ν = 5. ν = 5 nur dann, wenn h = 5 und i = 4.

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A.D.Stolzy 2 - 30 -

2H5085^::

Aus dem Vorstehenden kann abgeschätzt werden, daß die Impulsbreiten begrenzt werden müssen auf den maximalen Abstand zwischen den Vorderflanken der beiden einander am nähesten liegenden Vorderflanken, wenn ein gleicher Impulsabstand verwendet wird. Beispielsweise beträgt in Figur H der Abstand der Vorderflanken des zweiten und dritten Impulses 2k . Die maximale Impulsbreite für gleich breite Impulse muß daher 24 betragen.

In Figur 6 ist die Vorderflanke des maximalen positiven Impulses nur 12° von der Vorderflanke des ersten negativen Impulses entfernt. Deshalb muß bei gleichen Impulsbreiten bei der Wellenform von Figur 6 jeder Impuls eine Breite haben, die gleich oder kleiner ist als 12 .

Wenn zwei Gruppen von Impulsen verwendet werden in einer Folge von acht Impulsen, so kann die eine Impulsfolge einen anderen Abstand haben als die andere Impulsfolge. Vergleiche hierzu Figur 10. So kann daher, wie zuvor

i T l'T i T dargelegt, der Impulsabstand Φ^, £·«· bzw. ^q sein, worxn wie zuvor j eine der Zahlen 3 oder 5 ist und k eine der Zahlen 2 oder 4. j ist 3 nur dann, wenn k ist 2 oder umgekehrt; j ist 5 nur dann, wenn k ist 4 oder umgekehrt.

" Abgesehen von der Tatsache, daß gewisse besondere Strukturen und Kombinationen davon dargestellt und beschrieben wurden, um zu zeigen, wie die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann, können diese Strukturen vollkommen geändert werden. So kann beispielsweise jede Zahl von höheren Harmonischen vollkommen unterdrückt werden, ohne' daß Verzogerungskreise verwendet werden. Unter den Erfindungsgedanken fällt jedes Mittel, welches geeignet

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ist, die Wellenformen zu erzeugen, um bestimmte unerwünschte Harmonische zu unterdrücken. Es ist daher nur die Wellenform wesentlich und nicht die Anordnung oder Einzelheiten davon, um eine solche Wellenform zu erzeugen.

Im Bedarfsfalle können alle Verzögerungskreise, die beschrieben wurden, weggelassen werden. So kann der Verzögerungskreis 25 nach Figur 2 und 5 im Bedarfsfalle entfallen. Das gleiche gilt für die Verzögerungsvorrichtung nach Figur 10. Weiterhin können alle Verzögerungskreise und Pufferkreise von Figur 7» 8 und 9 entfallen und andere Strukturen, die dafür in Kästchen ¹J9 verwendet werden oder in anderen Teilen der Schaltkreise 4l und 44. Die Schaltkreise 41 und 44 können auch vollkommen geändert ν; er den.

Die Schaltkreise 56 und 57 von Figur 10 enthalten weder einen Taktgenerator noch Verzögerungskreise,'Multivibratoren oder einen Schaltkreis 39 von Figur 2. Auch enthalten die Schaltkreise 56 und 57 keinen Schaltkreis

Der Steuerkreis 57 von Figur 10 hat kein Rückstellgatter oder ein Gatter, das dem Gatter 26 entspricht. Für die Synchronisation wird das Rückstellgatter im Steuerkreis auch dazu verwendet, um sowohl den Zähler im Schaltkreis als auch den Zähler im Schaltkreis 57 zurückzustellen.

Weiterhin enthält der Ausgangskreis 59 von Figur 10 keinen Flip-Flop-Kreis Z oder irgendwelche Ausgangsanschlüsse davon, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Der Ausgangskreis 59 hat keine Struktur, die im Schaltkreis links von dem Flip-Flop-Kreis Z dargestellt ist. Der

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A.D.Stolzy 2 - 32 -

Ausgangskreis 59 hat keinerlei Eingang vom Rückstellgatter. Anstelle des L-Ausganges ist das Äquivalent für den Flip-Flop-Kreis Z im Schaltkreis 58 an den Eingang des Äquivalenten zu dem Gatter 32 in Schaltung 59 angeschlossen und der O-Ausgang des Äquivalenten zum Z Flip-Flop-Kreis in Schaltung 58 ist angeschlossen an dem Eingang des Äquivalenten zu dem Gatter 33 in Schaltung 59·

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß Vielfache der zweiten, dritten und fünften Harmonischen nicht ·an den Ausgangsanschlüssen 14 und 16 der Ausführungsform von Figur 1 auftreten und auch nicht am .Ausgang des

W Schaltkreises hO von Figur 5· Es wurde jedoch nicht diskutiert, wie dies die niedrigeren Harmonischen beeinflußt. Da die zweite, vierte und sechste Harmonische alle Vielfache der zweiten Harmonischen sind, fehlen auch diese. In gleicher Weise fehlen die dritte und fünfte Harmonische. So ist im Falle der Ausführungsformen von Figur 1 und 2 und im Falle von Figur 5 die niedrigste vorkommende Harmonische die siebente Harmonische.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß die .Ausführungsformen von Figur 1, 2 und 5 vollständig und leicht als integrierte Schaltung aufgebaut werden können.

Wenn irgendwo in dieser Beschreibung von einem "Abstand" die Rede ist, so ist· darunter stets der Abstand von Mitte zu Mitte zu verstehen, wobei sich das Wort "Mitte" auf die Zeit in der Mitte der Dauer jeder Erscheinung bezieht.

Anlagen:

1*1 Patentansprüche 6 Bl. Zeichnungen

3 Bl. Verzeichnis der Bezugszeichen

209812/1125

Claims

A.D.stoi.,a 33 2H5065^:

Pat ent ansprüche

Wechselrichter mit Eingang und Ausgang und mit Schaltvorrichtungen zwischen Eingang und Ausgang sowie, einer Schaltung zum periodischen öffnen und Schließen der Schalter_s dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so aufgebaut ist, daß der Wechselrichter wiederholt positive und negative Impulsfolgen erzeugt, von denen sich keine Impulse überlappen, und der erste impuls in jeder positiven Folge von dem ersten negativen Impuls einen zeit-

T
liehen Abstand hat, der ^" entspricht, daß der erste Impuls der Folge von positiven Impulsen von dem ersten Impuls der darauffolgenden Folge von positiven Impulsen einen zeitlichen Abstand von T hat, daß die Position des zweiten, dritten usw. Impulses von jeder negativen Folge von Impulsen relativ zu dem ersten Impuls in der genannten Folge von negativen Impulsen im wesentlichen identisch ist mit den Positionen der entsprechenden zweiten, dritten usw. Impulse in jeder Folge von positiven Impulsen relativ zu dem ersten Impuls dieser Folge von positiven Impulsen, daß jede dieser Impulsfolge die gleiche Anzahl von Impulsen hat, nämlich 2ⁿ°, worin η jede positive Zahl größer als eins ist, daß jede Impulsfolge mindestens eine Gruppe von vier Impulsen enthält, daß der erste Impuls dieser Gruppe der erste Impuls dieser Impulsfolge ist, in der diese Gruppe enthalten ist, daß der zweite Impuls dieser Gruppe von dem ersten Impuls dieser Gruppe einen zeitlichen Abstand von Si hat, worin a die Zahl 3 oder 5 bedeutet,

. / . 209812/1125

A.D.Stolzy 2 -X-

daß der dritte Impuls dieser Gruppe von dem zweiten

bT
Impuls der Gruppe a·^ entfernt ist, worin b die Zahlen 2 oder H bedeutet, daß der vierte Impuls dieser einen Gruppe von dem·dritten Impuls einen Abstand

aT
hat von a·^, worin a nur dann 3 ist, wenn· b 2 ist

oder umgekehrt und a 5 ist, wenn b 4 ist und umgekehrt .

2.) Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Gleichstromquelle enthält, dessen positiver Anschluß mit dem ersten Eingangsanschluß und dessen negativer Anschluß mit dem zweiten Eingangsanschluß verbunden ist.

3·) V/echselrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel die Schalter in einer solchen Weise betätigen, daß alle ersten und zweiten Impulse gleich lang sind.

*}.) Wechselrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter vorgesehen ist, das an die Ausgangsanschlüsse angeschlossen ist, um alle Harmonischen der Frequenz f zu unterdrücken, und das ein Durchgangsband hat mit einer oberen Abbruchsfrequenz größer als f und niedriger als f = Nf, worin II eine Primzahl ist mit der Ordnungsnummer N , in der V/eise, daß die Primzahlen 1, 2, 3, 5, 7 usw. Ordnungsnummern N₀ von 1, 2, 3, Ί usw. haben, wobei N_Q = n_Q + 3·

5.) V/echselrichter nach Anspruch 1 oder *J, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel Mittel enthalten, um die Breite aller Impulse gleichzeitig einzustellen.

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A.D.Stolzy 2

2H5085¹·.·'

6.) Wechselrichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er einen ersten und zweiten Eingangsanschluß und einen ersten und zweiten Ausgangsanschluß enthält, einen ersten Schalter, welcher zwischen dem ersten Eingangsanschluß und dem ersten Ausgangsanschluß liegt, einen zweiten Schalter, welcher zwischen dem ersten Eingangsanschluß und dem zweiten Ausgangsanschluß liegt, einen dritten Schalter, welcher zwischen dem zweiten Eingangsanschluß und dem ersten Ausgangsanschluß liegt, einen vierten Schalter, welcher zwiecheh dem zweiten Eingangsanschluß und dem zweiten Ausgangsanschluß liegt, erste Mittel, welche den ersten und vierten Schalter periodisch während überlappender Perioden schließen, während der zweite und der dritte Schalter offen sind, zweite Mittel, Vielehe den zweiten und dritten Schalter periodisch für überlappende Zeiträume schließen, während sowohl der erste als auch der vierte Schalter offen sind, einen Taktpulsgenerator, einen Impuslzähler, der an den Taktpulsgenerator angeschlossen ist, eine Mehrzahl von UND-Gattern, welche an den Zähler angeschlossen sind, um Ausgangsimpulse bei verschiedenen Zahlen des Zählers abzugeben, dritte Mittel am Ausgang des Zählers, um den Zähler jedesmal beim Erreichen einer bestimmten Zahl wieder in seinen Ausgangszustand zurückzustellen, vierte Mittel, welche eine bistabile Vorrichtung enthalten und am Ausgang des Zählers angeordnet sind, Vielehe ihren Zustand jedesmal dann ändern, wenn der Zähler an einer zweiten vorbestimmten Zahl angelangt ist, ein ODER-Gatter, das an die UND-Gatter angeschlossen ist und an die ersten und zweiten Mittel, die auf den Ausgang der Vorrichtung einwirken

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A.D.Stolzy 2 - * - 2Η5085^:/

und daß das UND-Gatter mittels geeigneter Spannungsimpulse auf korrespondierende Paare der genannten Schalter einwirkt über Zeiten, die den Ausgängen der genannten ODER-Gatter entsprechen, wobei die Vorrichtung die ersten Mittel ausschaltet und die zweiten Mittel einschaltet, während abwechselnder Perioden und in den übrigen Perioden die ersten Mittel einschaltet und die zweiten Mittel ausschaltet, wobei alle Perioden die gleiche Länge haben und das Ende jeder Periode mit dem Beginn^der nächsten zusammenfällt,

7.) Wechselrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite vorbestimmte Zahl 15 ist, daß vier der UND-Gatter einen Ausgangsimpuls bei den Zahlen d, e, f und g erzeugen, wobei d - e = h, e - f = i, f - g = v, h ist i oder 5_} i ist 2 oder 4, ν ist 3 oder 5ί h = 3 nur dann, wenn i = 2 und ν = 3S i = 2 nur dann, wenn h = 3 und ν = 3J und ν = 3 nur dann, wenn h = 3 und i = 31 h = 5 nur dann, wenn i = U und ν = 5'» i = ^ nur dann, wenn h = 5 und ν = 5, und ν = 5 nur dann, wenn h = 5 und i = 4.

8.) Wechselrichter nach einem oder mehreren der Ansprüche r 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er einen ersten

und einen zweiten Eingangsanschluß sowie einen ersten und zweiten Ausgangsanschluß enthält, daß ein erster Schalter zwischen den ersten Exngangsanschluß und den ersten Ausgangsanschluß geschaltet ist, daß ein zweiter Schalter zwischen den ersten Eingangsanschluß und den zweiten Ausgangsanschluß geschaltet ist, daß ein dritter Schalter zwischen den zweiten ■Eingangsanschluß und den ersten Ausgangsanschluß geschaltet ist.

. / 209812/1125

A.D.Stolzy 2 - £^-

3> 2U5085·':

daß ein vierter Schalter zwischen den zweiten Eingangsanschluß den zweiten Ausgangsanschluß geschaltet ist, daß er einen Taktpulsgenerator enthält, eine Verzögerungsvorrichtung, welche an den Taktpulsgenerator angeschlossen ist, einen Digitalzähler, der die Ausgangsimpulse von der Verzögerungsvorrichtung zählt, ein erstes, zweites, drittes und viertes UND-Gatter, die an den Zähler angeschlossen sind und Ausgangsimpulse bei den Zahlen 0, 3» 5 bzw. 8 erzeugen, ein fünftes UND-Gatter, das den Zähler nach dem 15. Zählschritt wieder auf 0 zurückstellt und auch an den Ausgang der Verzögerungsvorrichtung angeschlossen ist, ein ODER-Gatter, das an die Ausgänge des ersten, zv/eiten, dritten und vierten UND-Gatters angeschlossen ist, ein sechstes UND-Gatter, das an die Ausgänge der Verzögerungsvorrichtung und des ODER-Gatters angeschlossen ist, eine erste Flip-Flop-Schaltung, welche einen L-Eingang und einen.O-Eingang hat, einen L-Ausgang und einen O-Ausgang, siebente und achte UND-Gatter, welche jeweils an den L-Eingang und den O-Eingang des ersten Flip-Flop-Kreises angeschlossen ist, daß der Eingang des fünften UND-Gatters an den Eingang von jedem des siebenten und achten UND-Gatters angeschlossen ist, daß der L-Ausgang des ersten Flip-Flop-Kreises an den Eingang des achten UND-Gatters angeschlossen ist, daß der O-Ausgang des ersten Flip-Flop-Kreises an den Eingang des siebenten UND-Gatters angeschlossen ist, daß ein zweiter und dritter Flip-Flop-Kreis mit je einem L-Ausgang vorgesehen sind, wobei der L-Ausgang des zweiten Flip-Flop-Kreises an den ersten und vierten Schalter angeschlossen ist, der L-Äusgang des

τ I

209812/112S

- 2U50§5^:/

dritten Plip-Plop-Kreises an den zweiten .und dritten Schalter, daß der zweite Flip-Flop-Kreis einen L-Eingang und einen O-Eingang hat, daß der dritte Flip-Flop-Kreis einen L-Eingang und einen O-Eingang hat, daß ein neuntes und zehntes UND-Gatter vorgesehen ist, Vielehe an den L-Eingang des dritten bzw. vierten Flip-Flop-Kreises angeschlossen sind, daß der Ausgang des sechsten UND-Gatters an die Eingänge des neunten und zehnten UND-Gatters angeschlossen ist, daß der L-Ausgang des ersten Flip-Flop-Kreises an den Eingang des neunten UND-Gatters angeschlossen ist, ) daß der O-Ausgang des ersten Flip-Flop-Kreises an

den Eingang des zehnten UND-Gatters angeschlossen ist und daß ein einstellbarer monostabiler Multivibrator an den Ausgang des Taktpulsgenerators angeschlossen ist, dessen O-Ausgang an den O-Eingang sowohl des zweiten als auch des dritten Flip-Flop-Kreises angeschlossen ist.

' 9·) Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Folge nur zwei Gruppen von Impulsen enthält, bei denen die Position des zweiten, dritten und vierten Impulses der anderen Gruppe relativ

k zur Position des ersten Impulses der anderen Gruppe

die selbe ist, wie die entsprechenden Positionen des zweiten, dritten und vierten Impulses der ersten Gruppe relativ zu dem ersten Impuls dieser Gruppe, und daß der erste Impuls der anderen Gruppe von dem ersten Impuls der ersten Gruppe einen zeit-

inT*
liehen Abstand von γπ hat, worin m eine positive ungerade Zahl mit Ausnahme von 7 oder einem Vielfachen davon ist.

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A.D.Stolzy 2 - Jj^-

10.) .Wechselrichter nach Anspruch 9_S dadurch gekennzeichnet, daß alle Impulse die gleiche Amplitude und die gleiche Impulsbreite haben.

11.) V/echselrichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß m gleich 1 ist.

12.) V/echselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Folge nur eine Gruppe von Impulsen und eine andere Gruppe von Impulsen enthält, daß die Positionen des zweiten, dritten und vierten Impulses in der anderen Gruppe relativ zum

λ T kT i T ersten Impuls einen Abstand von ^, ^ bzw.^

haben, worin j 3 oder 5 ist, und k 2 oder H_} daß j nur dann 3 ist, wenn k 2 ist und umgekehrt und daß j nur dann 5 ist, wenn k k ist oder umgekehrt.

13.) Wechselrichter nach Anspruch 12, dadurch.gekennzeichnet, daß der erste Impuls der genannten einen Gruppe der erste Impuls einer Impulsfolge ist, die diese eine Gruppe enthält, daß a gleich 3 ist, daß b gleich 2 ist, daß j gleich 5 ist und daß k gleich *l ist, daß der erste Impuls der genannten anderen Gruppe in der gleichen Folge gegenüber dem ersten Impuls dieser einen Gruppe um die Zeit

ITI

(3 + lOp) verschoben ist, worin ρ jede positive

Zahl ist, daß die Amplitude und Impulsbreiten der Impulse von dieser einen Gruppe alle gleich sind, daß die Amplituden und Impulsbreiten aller Impulse der anderen Gruppe alle gleich sind, daß die Ampli-' tuden und Impulsbreiten aller der genannten Impulse so gewählt sind, daß die folgende Gleichung 1 wird

209812/1125

A.D.stoi.,2 -r-. 2145055:

worin

Ep die Amplitude der genannten einen Gruppe von

Impulsen ist,
E^ die Amplitude der genannten anderen Gruppe vnn

Impulsen ist,

0p die Impulsbreite der genannten einen Gruppe von ψ Impulsen ist und

φ. die Impulsbreite der genannten anderen Gruppe von

Impulsen ist.

14.) Wechselrichter.' nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impuls der genannten einen Gruppe der erste Impuls der Impulsfolge der einen Gruppe ist, daß a gleich 5 ist, daß b gleich k ist, daß j gleich 3 ist, daß k gleich 2 ist, daß der erste Impuls der anderen Gruppe in der gleichen Folge verschoben ist gegenüber dem ersten Impuls der einen Gruppe um die Zeit 777 (7 + 1Oq), worin ^ q eine positive Zahl ist, die Amplituden und Im

pulsbreiten der Impulse der genannten einen Gruppe alle gleich sind, daß die Amplituden und Impulsbreiten der Impulse der genannten anderen Gruppe alle gleich sind, daß die Amplituden und Impulsbreiten aller Impulse so gewählt sind, daß folgende Gleichung zu 1 wird

209 8 12/1125

A.D.Stolzy 2 -JT" ' 2 H 5 Q 8 5 .'

worin

E^ die Amplitude der einen Gruppe von Impulsen ist, Ep die Amplitude der anderen Gruppe von Impulsen ist, * die Impulsbreite der einen Gruppe von Impulsen ist, 2 die Impulsbreite der genannten anderen Gruppe von Impulsen ist.