DE2343442C3 - Transistorwechselrichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselrichter mit konstanter sinusförmiger Ausgangsspannung mit einem zur Konstanthaltung der Wechselrichterausgangsspannung geregelten Transistor-Gegentaktverstärker 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 Gegentaktschaltung 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, z. 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 Wärmeverlustleistung an den Transistoren der Endstufe.

Aus der US-PS 29 59 726 (vgl. insbesondere Fig.] und Sp. 3, Z. 15 bis 35) ist ein Wechselrichter mit konstanter 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 μ von der Anzahl der umschaltbaren Abgriffe des Ausgangstransformators abhängig und wegen deren beschränkter Anzahl entsprechend gering.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Wechselrichter der eingangs genannten Art den Wirkungsgrad unabhängig von Versorgungsspannungsschwankungen 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 außerdem 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 ar.tiparallel 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-

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schiedlichen Schwellwerteinstellungen enthalt. Das Steuergerät enthält außerdem eine Logikschaltung, die je nach Höhe der Eingangswechselspannung den zur Konstanthaltung der Ausgangsspannung des Transformators erforderlichen günstigsten Abgriff durchschaltet. Es ist dort auch ein elektronischer Nullspi,nnungsschalter vorgesehen, der ein Schalten der Halbleiterschalter nur bei Nulldurchgang der Wechselspannung erlaubt. Es handelt sich dort nicht um einen Wechselrichter, sondern um einen reinen Wechselstromkreis.

An Hand des Ausführungsbeispiels 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 amplitudenregelbaren Vorverstärker im rückregelnden Sinn in Abhängigkeit von einer gewünschten, annähernd konstanten Ausgangsspannung am Lastwiderstand R4 bzw. an Jen Ausgangsklemmen im Gegentakt zwischen den beiden Basen und dem Mittelpunkt der Prmärseite xo 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 Ausgangstransformators 1, wobei jedoch die Zahl der Anzapfungen beliebig sein kann, die etwa dem günstigsten Übersetzungsver-442 ψ

hältnis bezüglich de. 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 Zündung jenes Triacs frei, mit welchem, bedingt durch das günstigste Übersetzungsverhältnis des Ausgangstransformators, der optimale Wirkungsgrad für die über die Ausgangsklemmen an den Laslwiderstand /?4 abgegebene Leistung erreicht wird.

Das Steuergerät 5 hat an seinem Eingang je nach Anzahl der Anzapfungen, im vorliegenden Fall /.. B. drei, Schwellwertschalter, die mit Hysterese ausgestattet sind. Der Sollwert der Schwellwerte ist etwa so eingestellt, daß er den Versorgungsspannungswerten - 10, ± Ound +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 (4)

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 bidirektionale 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.