DE2247098C3 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von gleich langen, um 180° versetzten Impulsen für die Steuerung von Wechsel- bzw. Umrichtern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von gleich langen, um 180' versetzten Impulsen mit unterschiedlichem Puls-Pausenverhältnis innerhalb einer Periodendauer der Arbeitsfrequenz eines fremdgesteuerten Wechselrichters bzw. Umrichters, dessen Schalttransistoren in wenigstens zwei abwechselnd leitend bzw. nichtleitend gesteuerten Schaltungs/weigen angeordnet sind, unter Verwendung eines Taktgebers mit Zähler und Dekoder.

Es ist bekannt, bei fremdgesteuerten Umrichtern die Anstcucrimpuisc mit Hilfe eines sätiigungsgesteuerten Hilfswandlers zu erzeugen. Diese Lösung hat aber den Nachteil, daß die Schwingfrequenz stark abhängig ist von Eingangsspannungsschwankiingcn. Bauteiletoleranzen und der Umgebungstemperatur. Da außerdem bei Transistoren grundsätzlich das Abschalten infolge ihrer Speicherwirkung langsamer erfolgt als das Einschalten, trilt bei jedem Umschaltcvorgang ein Kurzschluß im primären Lastkreis auf, der entsprechend dem verbleibenden Kurzschlußwidersiand einen Stromanstieg in den Kollektor-Emitter-Strecken der Schalttransistoren und in den Wicklungshälften des Leistungstransformators über den normalen Lastsirom hinaus zur Folge hat. Als weiterer Nachteil kommt demnach bei sättigungsgesteuerten Umrichtern hinzu, daß die zwischen den einzelnen Impulsen erforderliche Lücke, um Kurzschlüsse durch die Speicherzeiten der Transistoren ίο zu vermeiden, durch zusätzlichen Aufwand, z. B. di/dt-Drosseln, gewonnen werden muß.

In einem anderen Zusammenhang sind durch das Buch »Elektronische Steuerungen«, von Janning, Verlag W. Girardet, Zählschak jngen bekannt. Im Abschnitt 6 sind Dualzähler beschrieben, bei denen an der Kippstufe nur Ausgangsimpulse mit gleicher Puls- und Pausendauer abgenommen werden können. Die Zusammenfassung der Impulse zu einem Programm mit zwei um 180° verschobenen Impulsen ist darin jedoch nicht angesprochen. Es ist auch kein Hinweis auf eine mögliche Anwendung bei Wechsel· bzw. Umrichtern und insbesondere auf die dabei sich infolge der Speicherwirkung der Schalttransistoren ergebende Problematik zu entnehmen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung mit einfachen Mitteln die eingangs genannte Schaltungsanordnung zu realisieren und insbesondere eine dem Schaltverhalten der Transistoren Rechnung tragende Ansteuerung zu ermöglichen.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Arbeitsfrequenz des Umrichters Jiirch Frequenzteilung aus der Frequenz des Taktgebers gewonnen wird und daß durch entsprechende Wahl von Taktfrequenz und Zählerschritten eine Lücke entsprechend der Sreicherzeit der zu steuernden Transistoren des Wechsel- bzw. Umrichters entsteht.

Es kann dadurch eine konstante, von Spannungsschwankungen. Umgebungstemperatur und Bauteiletoleranzen weitgehend unabhängige Taktfrequenz gewonnen werden. Es kann mit diesei Schaltungsanordnung bei entsprechender Wahl von Taktfrequenz und Zählerschritten eine mindestens der Speicherzeit der Transistoren entsprechende Lücke gewählt und darüber hinaus, je nach Dekoder, die Dauer der Ausgangsimpulse in Stufen eingestellt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der nachgeschaltete Dekoder so ausgeführt, daß bei der beispielsweiscn Verwendung eines dekadischen Zählen, an seinen Ausgängen zwei um 180 versetzte gleich

so lange Impulse entstehen. Dies kann beispielsweise für den einen Impuls /wischen den Zählsehritic I bis 4 Pulsdauer und Zählschritt 5 mit 0 Pausendauer und fur aen anderen Impuls mr Zählschritt 6 bis 9 Pulsdauer und Zählschritt 0 bis 5 Pausendauer der Fall sein.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung dient als Taktgeber ein rückgekoppelter Schmitt-Trigger. Die Wahl eines Schmiu-Triggers als Taktgeber hat den Vorteil, daß dadurch ein Taktgenerator mit einfachem Aufbau Verwendung findet, der eine von Spannungs· Schwankungen, Umgebungstemperatur und Bauteiletolernnzen weitgehend unabhängige Taktfrequenz liefert.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung

wird das Taktsignal auf einen Zähler geführt, der die gewünschte Frequenzteilung durchführt. Es liegt weiter im Rahmen der Erfindung, daß das binäre Ausgangssignal des Zählers auf einen Dekoder geführt wird. AK Dekoder kann eine Gatterschaltung verwendet werden, die je Zahlerschritt einen Ausgang hat. Durch die

Zusammenfassung entsprechender Ausgänge, z. B. der Ausgange 1 bis 4 und 6 bis 9 bei Verwendung einer Zähldekade mit nachgeschaltetem anderer Dezimaldekoder, wird ein bestimmter Impulsplan erzeugt, der besonders zur Ansteuerung von fremdgesteuerten Umrichtern geeignet ist. Durch die Verbindung anderer Ausgänge des Dekoders kann ein anderer Impuispian gewonnen werden, der zu einer Änderung der Ausgangsspannung bei Umrichtern benutzt werden kann.

Vur;·. iegend dann, wenn keine Änderung des Impulsplans benötigt wird, kann als Dekoder auch eine Gatterschaltung verwendet werden, die direkt den gewünschten Impulsplan abgibt.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipschaltung und

Fig. 2 die dazugehörigen Impulsdiagrainme.

Als Taktgeber 1 arbeitet mit einer bestimmten Frequenz ein mit R und C rückgekoppelter Schmitt-Trigger. Die von diesem Taktgeber kommenden impulse steuern einen Zähler 2 mit einem nachgeschalteten Dekoder 3 an. Unter Zähler ist eine aus Instabilen Kippstufen aufgebaute Schaltung zu verstehea wobei sich die Zahl der bistabilen Kippstufen aus der gewünschten Frequenzteilung ergibt. Durch diese Schaltung wird die gewünschte Frequenzteilung durchgeführt. Unter einem Dekoder soll eine Schaltung verstanden werden, die das vom Zähler abgegebene binäre Signal in ein dezimales Signal umsetzt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bezieht sich auf eine Zähldekade 2 mit nachgeschaltetem De/imaldekoder. Die Signale vom Taktgeber 1 zeigt die Fig.2a. Diese werden im Zähler 2 binär gezählt, d. h., daß die erste bistabile Kippstufe die Frequenz durch zwei teilt, die nächste durch vier usw., wobei jeweils nach dem zehnten Zählimpuls der Zähler auf Null gestellt wird. Wie aus der Darstellung in der Pig. 2 zu erkennen ist, werden die negativen Flanken des Taktgebersignals zu einem Schaltvorgang ausgewertet.

Nach der Darstellung in der Fig. 1 sind z. B. jeweils vier Ausgänge des Dekoders (1 bis 4 und 6 bis 9) so zusammengefaßt, daß die Impulsformen ound ein der in der F i g. 2 dargestellten Form entstehen. Die beiden um 180° versetzten gleich langen Impulse und die Lücke sind aus dem Impulsdiagramm deutlich erkennbar.

Von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des Impulsplans können andere Impulsdiagramme, z. B. mit der Zusammenfassung von 1 bis 3 Ausgängen des Dekoders, abgeleitet werden. Nach dem vorliegenden Beispiel ist bei der Verwendung einer Zähldekade mit einem Dezimaldekoder eine Wahl de^r \usgangsiiTipulsdauer im Verhältnis 4:3:2:! bzw. Lei Verwendung eines Zählers mit 16 Schritten und einem Dekoder mit 16 Ausgängen von 5:4:3:2:1 möglich.

Bei einer Taktfrequenz von z. B. 200 kHz und Verwendung einer Zähldekade mit Dezimardekoder ergeben sich bei Zusammenfassung von jeweils vier nebeneinanderliegenden Ausgängen des Dekoders zwei symmetrische und 20 μ5 breite Ansteuerimpulse mit einer Pause von jeweils 5 μ% zwischen den beiden Impulsen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von gleich langen, um 180° versetzten Impulsen mit unterschiedlichem Puls-Pausenverhältnis innerhalb einer Periodendauer der Arbeitsfrequenz eines fremdgesteuerten Wechselrichters bzw. Umrichters, dessen Schalttransistoren in wenigstens zwei abwechselnd leitend bzw. nichtleitend gesteuerten Schaltungszweigen angeordnet sind, unter Verwendung eines Taktgebers mit Zähler und Dekoder, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfrequenz des Wechsel-, bzw. Umrichters durch Frequenzteilung aus der Frequenz des Taktgebers (1) gewonnen wird und daß durch entsprechende Wahl von Taktfrequenz und Zählerschritten eine Lücke entsprechend der Speicherzeit der zu steuernden Transistoren des Wechsel- bzw. Umrichters entsteht.

2. Schalt*, igsanordnung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß der nachgeschaltete Dekoder (3) so ausgeführt ist, daß bei der beispielsweisen Verwendung eines dekadischen Zählers an seinen Ausgängen zwei um 180' versetzte gleich lange Impulse, und zwar z. B. für den einen l.npuls zwischen den Zählschritten I bis 4 Pulsdauer und Zählschritt 5 mit 0 Pausendauer und für den anderen Impuls von Zählschritt 6 bis 9 Pulsdauer und Zählschritt 0 bis 5 Pausendajer entstehen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die vom Taktgeber (1) gelieferten Impulse in bekannter Weise einen Zähler (2) mit nachgeschaltetem Decoder \j) ansteuern, der aus Gatterschaltungen aufgebaut ist. denen je Zählschritt ein Ausgang zugeordrtv. werden kann und der bei Zusammenfassung entsprechender Ausgänge die geforderte Impulsfolge liefert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß als Taktgeber (I) ein rückgekoppelter Schmitt-Trigger dient.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß als Zähler eine Zähldekade bzw. ein Zähler mit anderer Schrittzahl dient.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler aus bistabilen Kippstufen aufgebaut ist.