DE2242277C3 - Steuereinrichtung für einen geregelten Transistor-Gleichstromumrichter - Google Patents
Steuereinrichtung für einen geregelten Transistor-GleichstromumrichterInfo
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Description
schaltung und ist vom Eingang für die Steuerwechselspannung
durch Dioden entkoppelt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die Sekundärwicklung des Stromwandlers
im Steuerteil über einen Steuertransistor im Basis-Emitter-Kreis des zugehörigen Stelltransistors.
Dabei ist der Steuertransistor direkt von den Halbwellen einer Polarität der Steuerwechselspannung leitend
gesteuert und über einen von den Halbwellen der anderen Polarität der Steuerwechselspannung und die
gleichgerichteten Halbwellen der Sperrwechselspannung leitend gesteuerten Sperrtransistor gesperrt.
Es ist bereits ein geregelter Transistor-Gleichstromumrichter mit impulsbreitengesteuerten Stelltransistoren
in Vollbrückenschaltung bekannt, denen aus einer mit einem Transduktor arbeitenden Steuerschaltung
impulsbreiienmodulierte Steuerimpulse über einen Steuertransformator galvanisch getrennt zugeführt
werden (Philips Telecommunication Review, Vol. 22, Nr. 4, Juli 1961, Seiten 166 bis 169). Dieser Gleichstromumrichter
arbeitet nicht mit einer Stromrückkopplung, so daß der Steuerteil so ausgebildet sein muß, daß er den
maximal erforderlichen Steuerleistungsbedarf decken kann. Die Schaltung arbeitet auch nicht mit einer
während der gesamten Sperrzeit der Stelltransistoren wirkenden Sperrspannung, durch die die Sperrfähigkeit
der Kollektor-Emitter-Strecke der Stelltransistoren verbessert wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausfühmngsbeispieles
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen als Brückenschaltung aufgebauten geregelten Transistor-Gleichstromumrichter; in
Fig. 2 ist ein Steuerteil des Gleichstromumrichters dargestellt;
Fig. 3 ist eine Darstellung der Steuer- und Sperrwechselspannung mit den daraus abgeleiteten Impulsen
für das Öffnen und Sperren der Stelltransistoren.
Die aus vier in Brückenzweigen angeordneten Stelltransistoren Ts 1 bis Ts 4 bestehende Brückenschaltung
des Gleichstromumrichters in F i g. 1 ist über eine Gleichrichterschaltung G/l unmittelbar an ein Drehstromnetz
RSTangeschlossen. Jeweils zwei Stelltransistoren
7s 1, Ts4 bzw. 7s 2, Ts 3 sind mit der
Primärwicklung a eines Leistungsübertragers Ü in Reihe geschaltet. Den Ausgang des Gltichstromumrichters
bilden zwei Sekundärwicklungen b und c mit zugehörigen Gleichrichterschaltungen G/2 und Gl 3
und LC-Siebgliedern, an denen die Gleichspannungen Ua\, Ua2 abgenommen werden. An einer weiteren
Wicklung d des Leistungsübertragers wird eine Meßspannung für einen Regler R erhalten. Den
Stelltransistoren ist je ein Steuerteil la, \b, 11a und 116
mit je zwei getrennten Eingängen ö und S als ein Teil der Steuerschaltung zugeordnet. Jedes Steuerteil
enthält einen in Fig. 1 nicht dargestellten Stromwandler,
dessen Primärwicklung im Emitterkreis des zugehörigen Stelltransistors liegt.
Außer den Steuerteilen und dem Regler R sind ein Taktgeneratur T, ein Frequenzteiler F, ein Analog-Digital-Umsetzer
U, ein Impulsverteiler /, zwei Gegentaktverstärker
G1, G 2 und ein Sägezahngenerator Sg mit Störgrößenaufschaltung der Eingangsspannung Uc
Teile der Steuerschaltung des Gleichstromumrichters.
Der Taktgenerator T erzeugt eine Impulsfolge konstanter Frequenz, die im Frequenzteiler F halbiert
wird. An zwei Ausgängen des Frequenzteilers werden zwei um 180° gegeneinander phasenverschobene
Impulsfolgen mit der halbierten Taktfrequenz an getrennte Eingänge des Impulsverteilers J geliefert.
Einem dritten Eingang des Impulsverteilers wird aus dem Analog-Digital-Umsetzer U eine Impulsfolge
zugeführt, die in Abhängigkeit von der im Regler R gewonnenen Regelabweichung und von der Störgrößenaufschaltung
breitenmoduliert ist. Der Impulsverteiler besteht aus vier NAN D-Schaltgliedern η und fünf
lnverterstufen /Ί ... /,, deren Ausgänge zusammen vier
Impulsfolgen, zwei Steuerimpulsfolgen mit veränderbarer Abstiegsflanke und zwei Sperrimpulsfolgen mit
veränderbarer Anstiegsflanke liefern. Dabei sind beide Steuerimpulsfolgen, bezogen auf ihre Anstiegsflanke,
und die beiden Sperrimpulsfolgen, bezogen auf ihre Abstiegsflanke, gegeneinander um 180° phasenverschoben.
Die Inverter-Ausgänge i\ und /2 für die Steuerimpulsfolgen
sind mit dem Eingang des Gegentaktverstärkers G 1 und die Ausgänge der lnverterstufen /3 und /4 für die
Sperrimpulsfolgen mit dem Eingang eines /.weiten Gegentaktverstärkers G 2 verbunden. Den Ausgang
jeder der beiden Gegentaktverstärker bildet ein Übertrager mit je vier galvanisch getrennten Sekundärwicklungen,
an denen eine Steuer- und eine Sperrwechselspannung mit gesteuerter Halbwellenbreite für die
Steuerteile la, \b, Ha, Ub zur Verfügung stehen. Die mit
S bezeichneten Sekundärwicklungen des Gegentaktverstärkers G 2 werden mit den Eingängen Sund die mit Ö
bezeichneten Sekundärwicklungen des Gegentaktverstärkers G1 mit den Eingängen Ö der Steuerteile
verbunden. Bei den zuletzt genannten Verbindungen muß der Wicklungssinn der Sekundärwicklungen in der
dargestellten Weise betrachtet werden. Um zu vermeiden, daß bei der Sperrung (Nullzeit) der Gegentaktverstärker
in den Sekundäreinrichtungen entstehende Spannungsspitzen durch selbständige Abmagnetisierung
an die Steuerteileingänge gelangen, werden Spannungsschwellen z. B. in Form von je zwei in den
Sekundärkreisen antiparallel geschalteten Dioden eingesetzt; außerdem werden für die Gegentaktübertrager
Kerne mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife verwendet.
Bei Betrieb des Gleichstromumrichters sind jeweils die in den Brückendiagonalen liegenden Transistoren
Ts 1, 7s 4 bzw. Ts 2, Ts 3 abwechselnd leitend und nicht leitend gesteuert. Anstelle der Brückenschaltung mit
vier Stelltransistoren ist auch ein Betrieb mit zwei Stelltransistoren, z.B. 7s 1, Ts2, möglich, wenn die
Transistoren 7s 3 und 7s 4 durch Kondensatoren ersetzt werden. Die Steuerteile la, Ib, Ha, Hb sind völlig
gleichartig ausgebildet. Anhand der Fig. 2 wird diese Schaltung näher beschrieben.
In Fig. 2 ist einer der Stelltransistoren 7s 1 bis 7s eines Brückenzweiges an den Ausgang des Steuerteiles
angeschlossen. In der Emitterleitung des Stelltransistors liegt die Primärwicklung I des Stromwandlers IV, der
über die Sekundärwicklung Il den Steuerleistungsbedarf für den Stelltransistor deckt. Die Einleitung und
Beendigung des Rückkopplungsvorganges wird von den Eingängen ö und S gesteuert, an denen die Steuer- und
Sperrwechselspannung zugeführt wird. Der Eingang ö für die Steuerwechselspannung führt sowohl an den
Steuertransistor 7s 5, über den der Stelltransistor leitend gesteuert wird, als auch an den Sperrtransistor
7s 6, der den Rückkopplungsvorgang unterbricht. Der Eingang S für Sperrwechselspannung führt an eine
Gleichrichterbrücke G/4, die durch die Dioden D1 und
D 2 vom Eingang ö entkoppelt ist. Die Wirkungsweise
dieses Schaltungsteiles der Steuerschaltung ist folgende: je nach der an den Eingang ö angeschlossenen
Sekundärwicklung des Gegentaktverstärkers G1 gelangt
eine positive oder eine negative Halbwelle der Steuerwechselspannung über die Basis-Emitter-Diode
des Steuertransistors 7s 5 an die Steuerstrecke des Stelltransistors. Es fließt dann zunächst ein kleiner
Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke des Steuertransistors 7s 5, der infolge der Rückkopplung sehr
schnell ansteigt und dem Stelltransistor die erforderliche Ansteuerung liefert. Der einmal eingeleitete
Rückkopplungsvorgang muß durch eine Halbwelle der Sperrwechselspannung unterbrochen werden, die den
Sperrtransistor Ts 6 leitend steuert und die Basis des Steuertransistors 7s5 auf Sperrpotential legt. Gleichzeitig
gelangt die Sperrspannung über die Diode D 4 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Sperrtransistors
6 auch an die Basis-Emitter-Strecke des Stelltransistors. Die erste Halbwelle der Sperrwechselspannung wird
durch eine Halbwelle der Steuerwechselspannung abgelöst, die im betrachteten Steuerteil infolge der
anderen Polarität nicht den Steuertransistor Ts 5, wohl aber den Sperrtransistor Ts 6 leitend steuern kann. Der
Steuertransistor bleibt auch dann noch gesperrt, wenn diese Halbwelle der Steuerwechselspannung durch die
Halbwelle der Sperrwechselspannung mit der anderen Polarität abgelöst wird.
Dieser Steuervorgang im Steuerteil wird mit Hilfe der F i g. 3 noch weiter verdeutlicht, in der die Steuer- und
Sperrwechselspannung ÖS übereinander aufgetragen sind. Oberhalb und unterhalb dieser Wechselspannung
sind die jeweils an der Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors Ts5 und des Sperrtransistors 7s6
liegende Steuerspannung als positive Halbwelle aufgetragen. Die Sperrzeit des Steuer- bzw. des Stelltransistors
setzt sich danach aus der Summe der Halbwellen
ίο der Sperrwechselspannung und einer Halbweile der
Steuerwechselspannung zusammen. In Fig.3 sind die
Einschaltzeiten der Stelltransistoren 7s 1, 7s4 bzw. Ts 2, Ts 3 (auf die Brückenschaltung in F i g. 1 bezogen)
in einer Brückendiagonale mit 11, die Einschaltzeit des
Stelltransistors in der zweiten Brückendiagonale mit t \\ und die Sperrzeit der Stelltransistoren in der zuerst
genannten Brückendiagonale mit t\ bezeichnet.
Der Stromwandler W ist noch mit einer weiteren Wicklung III versehen,die den in Wicklung II durch Ts5
unterbrochenen Strom übernimmt und dem Stelltransistor über Ts 6 als Ausrftumstrom zuführt. Die Abmagnetisierung
des Steuerkerns zum Remanenzpunkt erfolgt durch die Wicklung 11 über R und D5. Die
Windungszahlen der Wicklungen I, II und III verhalten
2j sich bei einer zugrundegelegten Stromverstärkung des
Stelltransistors von B= 15 wie 1 :15 :5.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Steuereinrichtung für einen geregelten Transistor-Gleichstromumrichter
mit einem jedem Stelltransistor zugeordneten Stromwandler, dessen Primärwicklung
in den Emitter-Kollektor-Kreis und dessen Sekundärwicklung über einen Steuerteil in
den Basis-Emitter-Kreis jedes Stelltransistors eingeschaltet ist und wobei jeder Steuerteil in Abhängig- "°
keit von impulsbreitengesteuerten Gleichspannungsimpulsen gesteuert ist und darin eine Impulsfolge
zum Leitendsteuern und eine dazu inverse Impulsfolge zum Sperrendsteuern des dazugehörigen
Stelltransistors auftritt, dadurch gekennzeichnet,
daß für den Betrieb eines Gleichstromumrichters in Halb- oder Vollbrückenschaltung von
den impulsbreitengesteuerten Gleichspannungsimpulsen in einem Impulsverteiler (J) je zwei
untereinander um 180° phasenverschobene Steuer- und Sperrimpulsfolgen veränderbarer Impulsbreite
abgeleitet werden, wobei die Sperrimpulsfolge zur Steuerimpulsfolge invers ist und in getrennten
Gegentaktverstärkern (Gi, G 2) mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife der Magnetkerne
in eine rechteckförmige Steuerwechselspannung (ö)m\\. veränderbarer Abstiegsflanke zum Einschalten
der Stelltransistoren (Ts i bis Ts 4) und in eine dazu inverse rechteckförmige Sperrwechselspannung
(S) mit veränderbarer Anstiegsflanke zum Sperren der Stelltransistoren (Ts 1 bis 7s4) umgesetzt
werden, und daß über galvanisch getrennte Sekundärwicklungen der Gegentaktverstärker dem
Steuerteil jedes Stelltransistors (Ts i bis Ts 4) die Steuerwechselspannung (Ö) und die Sperrwechselspannung
(S) in derartiger Polung zugeführt und darin derart miteinander kombiniert sind, daß die
Halbweilen einer Polarität der Steuerwechselspannung (ö) den zugehörigen Stelllransistor (Ts 1 bis
Ts 4) leitend steuern und die Haibwellen der anderen Polarität der Steuerwechselspannung (ö) und die
gleichgerichteten Halbwellen der Sperrwechselspannung (S) den zugehörigen Stelltransistor (Ts 1
bis 7"s 4) sperrend steuern.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang jedes Steuerteiles
(la, Ib. Ua. Ub) für die Sperrwechselspannung eine Gleichrichterbrückenschaltung (G 14) enthält und
vom Eingang für die Steuerwechselspannung durch Dioden (Di,D2) entkoppelt ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung
(II) des Stromwandlers (W) im Steuerteil über einen Steuertransistor (Ts5) im Basis-Emitter-Kreis des
zugehörigen Stelltransistors (Ts 1 bis Ts 4) liegt und daß der Steuertransistor (Ts5) direkt von den
Halbwellen einer Polarität der Steuerwechselspannung (ö) leitend gesteuert und über einen von den
Halbwellen der anderen Polarität der Steuerwechselspannung und den gleichgerichteten Halbwellen
der Sperrwechselspannung (S) leitend gesteuerten Sperrtransistor (Ts 6) gesperrt ist.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsverteiler von zwei
um 180° phasenverschobene Impulsfolgen konstanter Periode und einem Tastverhältnis von 1 :1
synchronisiert ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen geregelten Transistor-GleichstiOmumrichter
mit einem jedem Stelltransistor zugeordneten Stromwandler, dessen Primärwicklung in den Emitter-Kollektor-Kreis
und dessen Sekundärwicklung über einen Steuerteil in den Basis-Emitter-Kreis jedes Stelltransistors
eingeschaltet ist und wobei jeder Steuerte]! in Abhängigkeit von impulsbreitengesteuerten Gleichspannungsimpulsen
gesteuert ist und darin eine Impulsfolge zum Leitendsteuern und eine dazu inverse
Impulsfolge zum Sperrendsteuern des zugehörigen Stelltransistors auftritt.
Eine derartige Steuereinrichtung ist bereits bekannt (DT-OS 20 40 793). Diese Schaltungsanordnung benötigt
zur Erzeugung der Spannungen zum Sperren und Leitendsteuern des in diesem Falle einzigen Stelltransistors
zwei galvanisch getrennte Hilfsgleichspannungen. Bei Anwendung dieser Steuereinrichtung für einen
Gleichstromumrichter in Brückengegentaktschaltung wäre eine bei dieser Schaltungsart insbesondere bei
hoher Eingangsspannung erforderliche galvanische Trennung der Steuerkreise der Stelltransisioren nur mit
eigenen getrennten Steuerteilen erzielbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs gennanten Art anzugeben,
die für die in Halb- oder Vollbrückenschaltung angeordneten Stelltransistoren eines Gleichstromumrichters
großer Leistung und hoher Eingangsspannung die Verwendung eines gemeinsamen Steuerteils ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß für den Betrieb eines Gleichstromumrichters
in Halb- oder Vollbrückenschaltung von den impulsbreitengesteuerten Gleichspannungsimpulsen in einem
Impulsverteiler je zwei untereinander um 180° phasenverschobene Steuer- und Sperrimpulsfolgen veränderbarer
Impulsbreite abgeleitet werden, wobei die Sperrimpulsfolge zur Steuerimpulsfolge invers ist und in
getrennten Gegentaktverstärkern mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife der Magnetkerne in eine
rechteckförmige Steuerwechselspannung mit veränderbarer Abstiegsflanke zum Einschalten der Stelltransistoren
und in eine dazu inverse rechteckförmige Sperrwechselspannung mit veränderbarer Anstiegsflanke
zum Sperren der Stelltransistoren umgesetzt werden, und daß über galvanisch getrennte Sekundärwicklungen
der Gegentaktverstärker dem Steuerteil jedes Stelltransistors die Steuerwechselspannung und die Sperrwechselspannung
in derartiger Polung zugeführt und darin derart miteinander kombiniert sind, daß die Halbwellen
einer Polarität der Steuerwechselspannung den zugehörigen Stelltransistor leitend steuern und die Halbwellen
der anderen Polarität der Steuerwechselspannung und die gleichgerichteten Halbwellen der Sperrwechselspannung
den zugehörigen Stelltransistor sperrend steuern.
Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht aufgrund der Verwendung von zwei getrennten Gegentaktverstärkern
und mehrerer getrennter Sekundärwicklungen der Gegentaktübertrager die galvanisch
getrennte Zuführung der Impulse zum Leitend- und Sperrendsteuern an die Stelltransistoren der Brückenschaltung,
wodurch eine wesentliche Voraussetzung für die Verwendung einer hohen Eingangsspannung gegeben
ist.
Der Eingang jedes Steuerteiles enthält gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung für die
Sperrwechselspannung eine Gleichrichter-Brücken-
Priority Applications (1)
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DE19722242277 DE2242277C3 (de) | 1972-08-28 | Steuereinrichtung für einen geregelten Transistor-Gleichstromumrichter |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19722242277 DE2242277C3 (de) | 1972-08-28 | Steuereinrichtung für einen geregelten Transistor-Gleichstromumrichter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2242277A1 DE2242277A1 (de) | 1974-03-14 |
DE2242277B2 DE2242277B2 (de) | 1977-03-03 |
DE2242277C3 true DE2242277C3 (de) | 1977-10-13 |
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