DE2343442B2

DE2343442B2 - Transistorwechselrichter

Info

Publication number: DE2343442B2
Application number: DE19732343442
Authority: DE
Inventors: Leonhard Feldmair; Gustav Klein
Original assignee: ELEKTRO-GERAETE-BAU GUSTAV KLEIN KG 8920 SCHONGAU
Current assignee: ELEKTRO-GERAETE-BAU GUSTAV KLEIN KG 8920 SCHONGAU
Priority date: 1973-08-29
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1975-07-10
Also published as: DE2343442A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselrichter mit konstanter sinusförmiger Ausgangsspannung mit tinem zur Konstanthaltung der Wechselrichterausgangsspannung geregelten Transistor-Gegentaktverttärker und einem Ausgangstransformator im Ausgangskreis. Ein solcher Wechselrichter ist bekannt (US-PS 33 36 522).

Die Endstufen von Transistorwechselrichtern für sinusförmige Ausgangsspannung arbeiten in den meisten Fällen mit einem Verstärker in B-Betrieb. Der theoretische Wirkungsgrad einer derartigen Gegeniaktschal-(tung ist π/4, also etwa 78%. Es wird vermindert um den Ausgangstransformator-Wirkungsgrad und die Restspannung, die auch beim vollständigen Durchsteuern der Transistoren an ihnen stehen bleibt; bei Silizium-Transistoren z. B. 1 Volt. Um einen günstigen Klirrfaktor der Ausgangsspannung zu erreichen, darf der Wechselrichter nicht so weit ausgesteuert werden, daß die Spitzenspannung der Halbwellen an der Wechselrichter-Versorgungsspannung anstößt.

Der Wechselrichter soll konstante Ausgangsspannung geben bei Schwankungen der Versorgungsspannung z. B. um ± 10% von der Nennspannung. Dies bedingt, daß auf Grund des Vorhergesagten das Übersetzungsverhältnis des Ausgangstransformators bei einer vorgegebenen Ausgangsspannung, ζ. B. 220 Volt, für eine Versorgungsspannung von -10% ausgelegt sein muß. Diese Auslegung des Ausgangstransformators bedingt eine weitere Verschlechterung des Wirkungsgrades bei Versorgungsnennspannung und + 10% der Versorgungsnennspannung. Die Verschlechterung des Wirkungsgrades wird erzeugt durch die Wärmeverlustleistting an den Transistoren der Endstufe.

Aus der US-PS 29 59 726 (vgl. insbesondere F i g. 1 und Sp. 3, Z. 15 bis 35) ist ein Wechselrichter mit kon-

stanter sinusförmiger Ausgangsspannung mit einem Transistor-Gegentaktverstärker und einem Ausgangstransformator im Ausgangskreis bekannt, bei dem die Primärwicklungen des Ausgangstransformators mit mehreren Abgriffen versehen sind, die über Schalttransistoren in Abhängigkeit von der Regelabweichung der Ausgangsspannung umschaltbar sind. Bei dieser Anordnung ist zwar ein günstiger, von Schwankungen der Versorgungsspannung weitgehend unabhängiger Wirkungsgrad gegeben. Die Regelgenauigkeit ist jedoch

ίο von der Anzahl der umschaltbaren Abgriffe des Ausgar.gstransformators abhängig und wegen deren beschränkter Anzahl entsprechend gering.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Wechselrichter der eingangs genannten Art den Wir-

iS kungsgrad unabhängig von Versorgungsspannungs-

schwankungen auf dem Wert, der dem niedrigsten Versorgungsspannungswert zugeordnet ist, konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Sekundärwicklungen des Ausgangstransformators mit mehreren Abgriffen versehen sind, die über gesteuerte bidirektionale Halbleiterschalter mit einem Lastwiderstand verbunden sind und deren Steuereingänge mit einem Steuergerät verbunden sind, dessen Steuereingang an die Versorgungsgleichspannung angeschlossen ist und entsprechend der Anzahl der Abgriffe des Ausgangstransformators mit Hysterese ausgestattete Schwellwertschalter mit unterschiedlichen Schwellwerteinstellungen enthält und das außer dem eine Logikschaltung enthält, die je nach Höhe der Versorgungsgleichspannung jeweils den für den Wirkungsgrad günstigsten Abgriff zum Lastwiderstand durchgeschaltet.

Durch diese Maßnahmen wird am Ausgangstransformator immer das für den günstigsten Wirkungsgrad bezüglich der Eingangsspannung erforderliche Übersetzungsverhältnis selbsttätig eingestellt.

Als gesteuerte Halbleiterschalter werden vorzugsweise Triacs oder antiparallel geschaltete Thyristoren verwendet.

Zwischen der Logikschaltung und in den Ausgangskreisen des Steuergeräts angeordneten Schaltverstärkern können außerdem noch elektronische Nullspannungsschalter angeordnet sein, die die Schaltverstärker nur bei Nulldurchgang der Wechselrichterausgangsspannung durchschalten, womit Funkstörungen und Schaltstöße vermieden werden.

Aus der DT-OS 19 52 796 ist es bereits bekannt, zur Kompensation der Schwankungen einer Wechselspannung einen Transformator vorzusehen, dessen Primärwicklungen mit mehreren Abgriffen versehen sind, die über bidirektionale Halbleiterschalter, insbesondere Triacs, mit dem Wechselspannungseingang verbunden sind und deren Steuereingänge mit einem Steuergerät verbunden sind, dessen Steuereingang an die Eingangswechselspannung angeschlossen ist und entsprechend der Anzahl der Abgriffe des Transformators mit Hysterese ausgestattete Schwellwertschalter mit unter-

ichiedlichen Schwellwerteinstellungen enthält. Das Steuergerät enthält außerdem eine Logikschaltung, die je nach Höhe der Eingangswechselspannung den zur Konstanthaltung der Ausgangsrrannung des Transformators erforderlichen günstigsten Abgriff durchschallet. Es ist dort auch ein elektronischer Nullspannungsschalter vorgesehen, der ein Schalten der J !albleiterschalter nur bei Nulldurchgang der Wechselspannung erlaubt. Es handelt sich dort nicht um einen Wechselrichter, sondern um einen reinen Wechselstromkreis.

An Hand des Ausfühmngsbeispiels nach der Figur wird die Erfindung näher erläutert.

In der Figur ist eine Gegentakt-B-Transistor-Verstärkerstufe mit ihrem Ausgangstransformator 1 gezeichnet. Sie wird aus einem nicht gezeichneten ampli- ij tudenregelbaren Vorverstärker im rückregelnden Sinn in Abhängigkeit von einer gewünschten, annähernd konstanten Ausgangsspannung am Lastwiderstand R4 bzw. an den Ausgangsklemmen im Gegentakt zwischen den beiden Basen und dem Mittelpunkt der Primärseite des Ausgangstransformators angesteuert. Dem Vorverstärker ist noch ein nicht gezeichneter Taktgeber für die gewünschte Frequenz der Ausgangsspannung vorgeschaltet. Der Taktgeber liefert eine sinusförmige Eingangsspannung kleinen Klirrfaktors. *S

An z. B. drei Anzapfungen des Ausgangstransforrnators 1, wobei jedoch die Zahl der Anzapfungen beliebig sein kann, die etwa dem günstigsten Übersetzungsverhältnis bezüglich des Wirkungsgrades für - 10. ±0 und + 10% Wechselrichter-Versorgungsspannung entsprechen, sind drei Triacs 2, 3, 4 angeschaltet. Es können auch antiparallele Thyristoren sein. Ein Steuergerät 5 gibt je nach Höhe der Versorgungsspannung die Zün dung jenes Triacs frei, mit welchem, bedingt durch das günstigste Übersetzungsverhältnis des Ausgangstransformators, der optimale Wirkungsgrad für die über die Ausgangsklemmen an den Lastwiderstand RI abgegebene Leistung erreicht wird.

Das Steuergerät 5 hat an seinem Eingang je nach Anzahl der Anzapfungen, im vorliegenden Fall z. B. drei. Schwellwertschalter, die mit Hysterese ausgestattet sind. Der Sollwert der Schwellwerte ist etwa so eingestellt, daß er den Versorgungsspannungswerten - 10, ± 0 und +10% entspricht.

Hinter den Schwellwertschaltern ist eine Logik angeschaltet, die auswertet, welcher Schwellwertschalter geschaltet hat. Die Logik gibt ihr Signal an die den Zündelektroden der Triacs zugeordneten Schaltverstärker weiter. Der von der Logik ausgewählte Schaltverstärker legt die erforderliche Zündspannung an die Zündelektrode des entsprechenden Triacs. Durch die Logik wird verhindert, daß gleichzeitig zwei Schaltverstärker durchgeschaltet werden, was zur Zündung von zwei Triacs führen würde und damit zu einem Teilkurzschluß der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators des Wechselrichters.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wechselrichter mit konstanter sinusförmiger Ausgangsspannung mit einem zur Konstanthaltung der Wechselrichterausgangsspannung geregelten Transistor-Gegentaktverstärker und einem Ausgangstransformator im Ausgangskreis, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (6) des Ausgangstransformators mit mehreren Abgriffen versehen sind, die über gesteuerte bedirektionale Halbleiterschalter (2, 3, 4) mit einem Lastwiderstand (R4) verbunden sind und deren Steuereingänge mit einem Steuergerät (5) verbunden sind, dessen Steuereingang an die Versorgungsgleichspannung angeschlossen ist und entsprechend der Anzahl der Abgriffe des Ausgangstransformators (1) mit Hysterese ausgestattete Schwellwertschalter mit unterschiedlichen Schwellwerteinstellungen enthält und das außerdem eine Logikschaltung enthält, die je nach Höhe der Versorgungsgleichspannung jeweils den für den Wirkungsgrad günstigsten Abgriff zum Lastwiderstand durchschaltet.

2. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Halbleiterschalter (2,3,4) Triacs sind.

3. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Halbleiterschalter antiparallel geschaltete Thyristoren sind.

4. Wechselrichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Logikschaltung und in den Ausgangskreisen des Steuergeräts (5) angeordneten Schaltverstärkern elektronische Nullspannungsschalter angeordnet sind, die die Schaltverstärker nur bei Nulldurchgang der Wechselrichterausgangsspannung durchschalten.