DE2600422A1

DE2600422A1 - Phasenzahl- und frequenz-umformer

Info

Publication number: DE2600422A1
Application number: DE19762600422
Authority: DE
Inventors: Ronald Jay Freimark; Thomas Anthony Young
Original assignee: TENNA POWER CORP
Current assignee: TENNA POWER CORP
Priority date: 1975-01-22
Filing date: 1976-01-08
Publication date: 1976-07-29
Also published as: CA1034195A; GB1531748A; IT1049071B; JPS5231323A; US4115729A; FR2298899A1

Description

Dipl.-Met. Gcidbsch

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Patentanwälte OFFE H Ξ A C H A:.1 MAIN Harrnstraße 37 · Telefon- 88 83 84

TENNA POWER CORPORATION 19201 Cranwood Parkway-Cleveland, Ohio 44128 - USA.

Phasenzahl- und Frequenz-Umformer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strom-Umformer und insbesondere auf einen Umformer, der Drei-Phasen-Wechselstrom mit hoher Frequenz in einen Ein-Phasen-Wechselstrom mit geringer Frequenz z.B. 60 Hertz umwandelt.

Mit dem Bedarf an elektrischer Energie in entlegenen Gebieten ist das Bedürfnis entstanden, tragbare Aggregate oder sogenannte Notstromaggregate zu schaffen. Diese Aggregate werden dazu benutzt, Geräte zu speisen, die mit niederfrequentem Wechselstrom, z.B. mit 60 Hertz betrieben werden. Hierbei besteht ein besonderer Bedarf an solchen Aggregaten, die nicht nur leicht transportabel sind, sondern auch billig in der Anschaffung sind und in denen handelsübliche Komponenten verwendet werden.

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Wechselrichter rait weniger als zwei Polen, die für die genannten Zwecke verwendbar wären, sind nicht bekannt. Diese Tatsache führt dazu, daß ein Wechselstromgenerator für 60 Hertz mit einer Drehzahl von 2600 U/min, betrieben wird. Diese verhältnismäßig geringe Drehzahl macht die Verwendung von starken Belchpaketen erforderlich, die das Aggregat schwer und gleichzeitig teuer machen. Weiterhin sind hochentwickelte Aggregate bekannt geworden, z.B. solche, die in Fahrzeugantrieben Verwendung finden und ein geringes Leistungsgewicht, d.h. hohe Drehzahlen besitzen und die zur Erzeugung von niederfrequentem Wechselstrom verwendet werden können.

Die üblichen Büttel zur Erzeugung von Wechselstrom bestehen in einem Generator, der von einem Antriebsmotor angetrieben wird. Es ist bekannt, daß die Größe und damit die Kosten eines Generators zur Erzeugung einer vorbestimmten Leistung in dem Maße abnehmen, in dem die Frequenz des erzeugten Wechselstromes ansteigt. Dies bedeutet, daß innerhalb bestimmter Grenzen ein Generator für eine vorbestimmte Leistung in Kilowatt dann wirtschaftlicher gebaut werden kann, wenn er für eine sehr viel höhere Frequenz, z.B. für 1000 Hertz, ausgelegt ist, als die üblichen, zu speisenden Geräte benötigen, nämlich z.B. 50 oder 60 Hertz. Da diese genannten Frequenzen in den meisten Industriestaaten der Welt zum Standard geworden sind und die Elektrzitätsgesellschaften sich auf diese Standardfrequenzen eingestellt haben, war die Verwendung von hochfrequenten

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Wechselstromgeneratoren bisher ungeläufig "beziehungsweise unpraktisch.

Die Erfindung bezweckt, einen Generator zu schaffen, der in dem vorstehend genannten Sinne wirtschaftlicher arbeitet und dabei kleiner und leichter als vergleichbare herkömmliche Generatoren sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wechselstrom-Aggregat zu schaffen, welches unter Verwendung handelsüblicher Teile und Baugruppen einen hochfrequenten Wechselstrom erzeugt und diesen anschließend in einen niederfrequenten Wechselstrom umwandelt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein üblicher Antriebsmotor mit einer hohen Leistung bei einer Drehzahl von 7200 U/min, einen schnelllaufenden Drei-Phasen-Generator antreibt, der eine große Anzahl von Polen z.B. 12 bis 16 aufweist. Derartige Wechselstromgeneratoren sind bekannt und werden in Fahrzeugantrieben verwendet.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Antriebsmotor bei 7200 U/min betrieben, der die Feldwicklungen eines zwölf poligen Generators antreibt, der einen mehrphasigen Wechselstrom von 720 Hertz an einer Ausgangs-Stern-Schaltung liefert. Der Ausgang der Drei-Phasen-Wicklung entspricht un-

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gefähr der gewünschten Spitzenspannung des sinusförmigen Spannungsverlaufes die das Aggregat an seinen Ausgang liefert. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt diese Spannung annähernd 60 V.

In der nachstehenden Beschreibung ist der Begriff "Hertz" in der Form verwendet, daß er auch wiederholte Wellenformen umfaßt, gleich ob wechselnd oder unipolar. Nach der Erfindung wird der Ausgang des Drei-Phasen-720 Hertz-Generators einer Gleichrichterbrücke zugeführt, wobei nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die eine Brückenhälfte von gesteuerten Gleichrichtern mit einer Steuerelektrode gebildet wird. Der Hauptstrompfad des Ausgangs der Gleichrichterbrücke wird erfindungsgemäß an einen Umformer angeschlossen, der aufeinanderfolgende Zyklen des Ausgangs dieser Brücke umformt. Die Steuerelektrode der gesteuerten Gleichrichter ist an eine Vorrichtung angeschlossen, die das Durchschalten der Gleichrichter in Übereinstimmung mit der synchronen Arbeitsweise des Antriebsmotors steuert.

Sinngemäß wird das Schalten des Ausgangs der gesteuerten Gleichrichter durch den Umformer bewirkt und erfolgt zweimal pro Ausgangs-Zyklus, wobei die Stuervorrichtung nur einen verhältnismäßig Kleinen Steuerstrom durchzuschalten hat, der an die Steuerelektrode der gesteuerten Gleichrichter gelegt ist. Der Umformer ist derart ausgebildet und synchronisiert, daß er

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seine Schaltfunktion an einem Punkt ausführt, an dem der Ausgangsstrom im Hauptstrompfad der Gleichrichterbrücke 0 ist. Auf diese Weise wird der Umformer nicht zum Schalten hoher Ströme benötigt, was entsprechende Schwierigkeiten mit sich bringen würde.

Der Hauptantriebsmotor wird bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum direkten Antrieb der Steuervorrichtung verwendet, und zwar zum synchronen Antrieb oder bei der genannten Drehzahl von 7200 U/min. Der Umformer und die Steuervorrichtung sind durch ein Untersetzungsgetriebe miteinander verbunden, so daß der Umformer mit der halben Drehgeschwindigkeit der Steuervorrichtung, d.h. mit 3600 U/min umläuft. Auf diese Weise arbeitet die Steuervorrichtung so, daß die Gleichrichterbrücke Heitz liefert. Während der Umformer einen Ausgang von 60 Hertz erzeugt, entsteht an dem Ausgang des Wandlers ein sinusförmiger Spannungsverlauf. Der Ausgang zeigt vielmehr eine annähernd konstante Spannung, z.B. 160 V sobald Strom entnommen wird. Demgegenüber wechselt der an den Ausgangsklemmen erzeugte Strom mit einer Sinuswelle von 60 Hertz. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, daß der erste gesteuerte Gleichrichter in den leitenden Zustand geschaltet wird, und einen Impuls kurzer Dauer mit eienr Amplitude von 160 V erzeugt. Danach wird ein zweiter gesteuerter Gleichrichter in den leitenden Zustand geschaltet, der weitere Energie zu dem Ausgang des ersten Gleichrichters hinzufügt. Auf diese Weise wird der mittlere Aus-

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gangsstrom annähernd um einen Faktor 2 gegenüber dem ursprünglichen Ausgangsimpuls erhöht. Danach wird der dritte gesteuerte Gleichrichter in den leitenden Zustand geschaltet, so daß alle drei Gleichrichter leitend sind und von dem Ausgangswandler im wesentlichen kontinuierlich Energie abgegeben wird.

Danach kehren sich die Verhältnisse um, wobei der erste gesteuerte Gleichrichter ausgeschaltet wird und der zweite und dritte Gleichrichter zusammen annähernd zwei Drittel des mittleren Stromes bei voller Last abgeben, schließlich der zweite Gleichrichter abgeschaltet wird und nur noch der dritte Gleichrichter leitet. Dies entspricht der Situation, in der der erste Gleichrichter eingeschaltet ist und einen kurzzeitigen Impuls liefert. Am Ende des Zyklus werden alle drei Gleichrichter abgeschaltet und der Wandler schaltet die folgende Wellenform in die entgegengesetzte Polarität und diese an den Ausgang des Wandlers. Hieraus ist ersichtlich, daß jeder der gesteuerten Gleichrichter ungefähr einen gleichen Betrag des Ausgangsstromes im Verhältnis zu den übrigen Gleichrichtern liefert. Daher liefert keine der Phasen mehr Energie als jede der anderen Phasen in dem System. Diese Arbeitsweise ist weiter unten anhandder Fig. 2 näher erläutert.

Mit einem erfindungsgemäßen Wandler soll ein verbessertes Aggregat mit Antriebsmotor und Generator zur Erzeugung von

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niederfrequenten Strom geschaffen werden. Dabei wird bezweckt, daß der Generator mit einer hohen Frequenz arbeitet und diese hohe Frequenz in eine verhältnismäßig niedrigere Frequenz umgewandelt wird. Bei einem solchen Aggregat soll der Ausgang des Generators in einen mittleren Strom mit im wesentlichen sinusförmiger Wellenform umgewandelt werden.

Nach der Erfindung soll ein elektrischer Wandler mit einem Generator für hochfrequenten Strom, der in niederfrequenten Strom umgewandelt wird, versehen werden, wobei der niederfrequente Strom in seiner Form wechselt und dessen Leistungsverlauf annähernd gleich dem einer sinusförmigen Wellenform ist.

Nach der Erfindung soll ein Wandler hergestellt werden, der einen Mehrphasen-Hochfrequenz-Generator verwendet, um einen einphasigen, niederfrequenten Strom zu erzeugen. Nach der Erfindung kann die abgegebene elektrische Energie eine Spannung besitzen, die eine annähernd konstante Amplitude besitzt. Dabei kann der erzeugte Strom eine zeitmodulierte Wellenform besitzen, die eine Sinus-Charakteristik besitzt.

Dabei kann erfindungsgemäß der Ausgang des Generators gesteuerten Vorrichtungen zugeführt werden, die den Energiefluß von dem Generator zum Ausgang in Übereinstimmung mit einer gewünschten Wellenform am Ausgang steuert.

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Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bestimmte Schaltfunktionen in dem Wandler bei sehr geringem Stromfluß oder beim Stromfluß 0 durchgeführt werden.

Die Erfindung bezweckt, große Eisenmassen in dem Aggregat zu vermeiden. Außerdem ermöglicht es die Erfindung, ein Aggregat zu schaffen, daß ein außerordentlich günstiges Leistungsverhältnis von Frequenz zu Gewicht besitzt. Dabei soll ein handelsüblicher Stromerzeuger verwendet werden, der mit hoher Geschwindigkeit umläuft und ein geringes Gewicht besitzt. Die Arbeitsgeschwindigkeit soll dabei dem optimalen Bereich oberhalb 3600 U/min, liegen.

Dabei wird erfindungsgemäß eine verbesserte Erreger-Schaltung für einen Generator der genannten Art geschaffen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert und zwar zeigt:

Fig. 1 ein Schaltungsbeispiel,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm bestimmter Teile der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Spannungsverlauf einer halben Phase des 120 Hertz führenden Ausgangs des Wandlers nach Fig. 1 und

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Fig. 4 ein Diagramm, das den Spannungsverlauf nach Fig. 3 im Vergleich zu dem hochfrequenten, dreiphasigen Wechselstrom veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt die Schaltung eines im ganzen mit 10 bezeichneten Stromerzeugers mit einem Freqenzwandler bzw. Umformer. Dieser Stromerzeuger umfaßt einen nicht dargestellten Antriebsmotor, der einen Wechselstromgenerator 12 antreibt, einen Ausgangswandler 14 an den der Ausgang des Wechselstromgenerators 12 über eine Ganzwellen-Brückenschaltung 16 gelegt ist, wobei die Brückenschaltung mittels einer Verteilervorrichtung 18 gesteuert wird.

Der Wechselstromgenerator 12 ist ein typischer Hochfrequenz-Generator, wie er in Fahrzeugen, z.B. als Lichtmaschine in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Der hier verwendete Generator ist von der Art, die einen dreiphasigen Wechselstrom mit 720 Hertz liefert. Der Generator 12 ist für den Antrieb mittels eines üblichen Verbrennungsmotors mit geringer Leistung ausgebildet. Dieser Antriebsmotor des Generators soll seine optmale Leistung bei einer Drehzahl von 7200 U/min besitzen und für eine Leistung ausgelegt sein, die mit der zu erzeugenden elektrischen Leistung vergleichbar ist. Zweckmäßig kann ein Verbrennungsmotor mit 5 bis 10 PS als Antriebsmotor Verwendung finden.

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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Abtriebswelle des Antriebsmotors direkt mit der Feldwicklung des Wechselstromgenerators 12 verbunden, so daß die Feldwicklung 30 synchron mit der Geschwindigkeit des Antriebsmotors, d.h. in dem dargestellten Beispiel mit 7200 U/min umlaufen. Die Abtriebswelle ist außerdem direkt mit der Verteilervorrichtung 18 verbunden, die mit derselben Drehgeschwindigkeit angetrieben ist.

Die Verteilervorrichtung 18 ist ihrerseits über ein Untersetzungsgetriebe 22 mit dem Ausgangswandler 14 derart verbunden, daß dieser mit der halben Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors bzw. der Verteilervorrichtung 18 angetrieben ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde im Hinblick auf die Drehzahl von 7200 U/min des Antriebsmotors das Untersetzungsgetriebe mit 2 ι 1 ausgewählt, so daß der Ausgangswandler 14 mit 3600 U/min arbeitet. Mittels des gewählten, handelsüblichen Untersetzungsgetriebes liefert der Ausgangswandler einen Einphasen-Wechselstrom mit einer Frequenz von 60 Hertz.

Der Generator 12 weist eine Anzahl von Wicklungen 24, 26, auf, die in Sternschaltung ohne Mittelanzapfung geschaltet sind. Die Wicklungen 24, 26 28 befinden sich in üblicher Weise auf dem Stator und sind magnetisch mit einer Feldwicklung

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gekoppelt, die auf die Polanordnung des Rotors gewickelt ist. Die Feldwicklung 30 wird von einer Erregerschaltung 36 über die Verteilervorrichtung 18 und Leitungen 32 und 34 gespeist.

Falls keine elektrische Stromquelle z.B. eine Batterie vor- ; handen ist, besteht keine Möglichkeit der Felderregung in dem Generator 12. Zur Erregung des Generators 12 ist daher eine Verbindung zu dem Zündschaltkreis des Antriebsmotors vorgesehen, die Impulse an eine Starter-Schaltung liefert, : welche eine Diode 38 und einen Speicherkondensatoryümfaßt. Die Verbindung zu dem Zündschaltkreis erfolgt über eine Eingangsklemme 42. Die Impulse von dem Zündschaltkreis werden dem Speicherkondensator 40 über eine Diode 44 und einem Widerstand 46 zugeführt. Zugeführte Energie wird in dem Kondensator 40 gespeichert bis dessen Spannung so weit angestiegen ist, daß die Diode 38 leitend wird. Die Diode 38 bleibt so lange leitend bis die Erregerschaltung, die nachstehend beschrieben wird, die Stromversorgung übernimmt und die Diode 38 sperrt.

' Die Spannung des Kondensators 40 wird einem äußeren Ring 50 ; und einem inneren Ring 52 der Verteilervorrichtung 18 zuge-• führt, die aus leitendem Werkstoff bestehen und durch eine ^! Isolierung 54 elektrisch von einander getrennt sind. Der äußere Ring 50 ist über Leitungen 60 und 62 und eine Bürste bei 56 geerdet. Die Bürste 64 schleift auf dem äußeren Lei-

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tungsring 50. In ähnlicherweise ist der Ausgang der Diode 38 ' über eine Leitung 66 und eine Bürste 68 an den inneren Leitungsring 52 gelegt, wobei die Bürste 68 auf diesem Ring 52 J schleift. Da die Verteilervorrichtung 18 mit der Feldwick- ! lung 30 umläuft, sind die Leitungen 32, 34 fest mit dem äußeren bzw. inneren Ring 50 bzw. 52 mittels Verbindungselementen 70 bzw. 72 verbunden.

Nach einer Anfangsdrehung der Abtriebswelle des Antriebsmotors wird dem Speicherkondensator 40 von dem Zündschaltkreis ^: über die Eingnagsklemme 42, die Diode 44 und den Widerstand 46 Energie zugeführt. Wenn die Spannung an dem Speicherkondensator 40 ein ausreichendes Niveau zum Durchschalten der Diode 38 erreicht hat,(eine verhältnismäßgie geringe Spannung) wird über die Diode 38 zu der Bürste 68 und von da über die Leitung 34 zu dem oberen Ende der Wicklung 30 Strom zugeführt. Die Rückleitung von dem unteren Ende der Erregerwicklung 30 ^: ist über die Leitung 32,das Verbindungselement 70, den äußeren! Ring 50, die Bürste 64, die Leitung 62 nach Erde 56 gewähr- : leistet. Wenn die Feldwicklung 30 einmal erregt ist und in den; Wicklungen 24, 26 und 28 eine Spannung erzeugt wird, so wird ; in Wicklungen 24 und 26 ein Strom zur Selbsterregung mittels eines Transformators 76 zugeführt, dessen Primärwicklung 78 An die Enden der Wicklungen 24 und 26 mittels Leitungen 80 und 82 gelegt ist. Auf diese Weise ist elektrische Energie durch die Primärwicklung 78 zur Sekundärwicklung 84^ die magnetisch

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mittels eines Kerns 86 an jene gekoppelt ist. Der Ausgang der Sekundärwicklung 84 wird mittels einer Diode 88 gleichgerichtet und mittels eines Filterkondensators 90 geglättet. Der

; Ausgang der Sekundärwicklung 84 wird dann mittels einer ; Schaltungsanordnung 92 zur Steuerung der Felderregung, die an sich bekannt ist,geregelt. Diese Schaltungsanordnung 92 kann z.B. ein in Reihe geschalteter Regler sein, der die Ausgangsspannung auf einem konstanten Niveau hält. In der Schaltung nach Fig. 1 ist die Schaltungsanordnung 92 in den positiven Zweig gelegt. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Schaltungsanordnung 92 auch an die Masseleitung 60 gelegt werden kann, und diesen Bereich des Stromkreises steuert bzw. regelt.

Der Ausgang der Schaltungsanordnung 92 ist über eine Diode 96 an die Leitung 66 gelegt. Die Diode 96 ist so angeordnet, daß von dem Speicherkondensator 40 über die Diode 38 abfließender Strom nicht zu der Schaltungsanordnung 92 gelangt. Umgekehrt ist der von dieser Schaltungsanordnung ausgehender Strom ausreichend, daß die erzeugte Spannung die Diode 38 sperrt. Auf diese Weise wird die Erregerspannung über die Bürste in die Feldwicklung 30 gespeist, und zwar auf demselben Weg wie zuvor beim Anlauf des Generators über die Eingangsklemme 42 her beschrieben.

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Wie bereits oben erwähnt wird, der Ausgang des Wechselstromgenerators an einen Ausgangswandler 14 gelegt, und zwar über die Brückenschaltungen 16. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der positive Ausgang des Generators an eine positive Bürste 100 gelegt, die auf einem äußeren Ring 102 des Ausgangswandlers 14 schleift, wobei dieser äußere Ring

den positiven Eingang bildet. Diese Verbindung erfolgt mit-

j tels einer Leitung 104. In entsprechender Weise ist der ne- ' gative Ausgang des Generators 12 an eine negative Bürste 106 gelegt, die auf einem Ring 108 schleift und über eine Leitung 110 mit dem Generator verbunden ist. Unabhängig von der Polarität ist die den Bürsten 100 und 106 zugeführte Energie von der Brückenschaltung 16 her gesteuert und die an diesen Bürsten anliegende Spannung entspricht der in Fig. 3 dargestellten und weiter unten näher beschriebenen.

Wie oben bereits erwähnt, ist der Ausgang des Wandlers, an den Wechselrichter 14 über Steuerschaltungen 16 gelegt. : In den dargestellten Beispiel ist der positive Ausgang des Wandlers an eine positive Bürste 100 gelegt, die auf einem äußeren Ring 102 schleift, der das positive EingangspotentLal für den Wechselrichter I4liefert. Die Verbindung erfolgt I über eine Leitung 104. In ähnlicher Weise ist der negative Ausgang des Wandlers 12 an eine negative Bürste 106 gelegt, ^; die auf einem Ring 108 schleift, wobei die Bürste 106 mit I dem Wandler über eine Leitung 110 verbunden ist. Unabhängig ■

von der Polarität wird die den Bürsten 100 und 106 zuge-

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führte Energie von der Steuerschaltung 16 geliefert wad besitzt eine Wellenform, wie sie in Fig. 3 abgebildet ist.

j Die Brückenschaltung, die als Steuerschaltung 16 dient, j umfaßt im wesentlichen eine Ganzwellen-Gleichrichter-Brücke,

■ die zur Hälfte von einer Mehrzahl von positiv leitenden, ge-

■ steuerten Gleichrichtern 120, 122 und 124 gebildet ist, die mit den Windungen 24, bzw. 26 bzw. 28 der Drei-Phasen des

i Wandlers 12 verbunden sind. So ist insbesondere das in Fig.

j linke untere Ende der Wicklung 24 mit der Anode des gesteuerten Gleichrichters 120 über eine Leitung 126 verbunden,

! das rechte untere Ende der Wicklung 26 mit der Anode des

I Gleichrichters 122 über eine Leitung 128 und das obere Ende ! der Wicklung 28 mit der Anode des Gleichrichters 124 über i

eine Leitung 130. Diese gesteuerten Gleichrichter 120, 122

I und 124 bilden die den positiven Strom führenden Leitungs-

! pfade des Wandlers, wobei die Ausgänge dieser gesteuerten ! Gleichrichter parallel zusammen geschaltet sind.

Die den negativen Strom führenden Leitungspfade der Wicklungen 24, 26 und 28 werden von Dioden 132 bzw. 134 bzw. 136 gebildet. Insbesondere sind alle Anoden der Dioden 132, 134 und 136 mit der negativen Bürste 106 über eine Leitung 110 im wesentlichen parallel verbunden. Die Kathode der Diode 132 ist mit den in Fig. 1 linken unteren Ende der Wicklung 24 über eine Leitung 126 verbunden, die Kathode der Diode 134 mit dem rechten unteren Ende der Wicklung 26 über eine

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Leitung 128 und die Kathode der Diode 136 mit dem oberen Ende der Wicklung 28 mittels einer Leitung 130. In dem dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die negativen Strompfade von ungesteuerten Gleichrichtern in Form der Dioden 132, 134 und 136 gebildet. Es ist jedoch ersichtlich, daß auch ein gesteuerter Gleichrichter anstelle einer oder mehrerer dieser Dioden verwendet werden kann, so daß eine weitergehende Steuerung der an den Wechselrichter 14 abgebenen Energie möglich ist.

Aus der vorausgehenden Erläuterung ist ersichlich, daß der Stromfluß von dem Wandler 12 von einer Vielzahl von gesteuerten Gleichrichtern gesteuert wird. Es ist außerdem ersichtlich, daß die gesteuerten Gleichrichter 120, 122 und 124 ein Steuersignal benötigen, um den Beginn ihrer leitenden Phase auszulösen. Ohne ein solches Steuersignal werden die Gleichrichter nicht leitend und wird demnach keine Energie an den Wechselrichter 14 abgegeben.

Die Energie für die Startsignale wird von dem Transformator 76 erzeugt, und zwar insbesondere von einer Sekundärwicklung 140, die magnetisch mit der Primärwicklung 78 über den Kern 86 gekoppelt ist. Diese Energie wird an die Gitter der Gleichrichter 120, 122 und 124 über die Verteilervorrichtung 18 gelegt, die im folgenden näher erläutert werden wird.

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Das Steuersignal, das am Ausgang der Sekundärwicklung 140 erzeugt wird, wird als Bezugsspannung an die Kathoden der Gleichrichter 120,122 und 124 über eine gemeinsame Zuleitung 142 gelegt. Der positive Anteil des Ausgangs der Sekundärwicklung 140 ist an die Verteilervorrichtung 18 gelegt, und zwar mittels einer Bürste 146 mittels einer Leitung 148. Der Ausgang der Sekundärwicklung 140 wird mittels einer Diode 150 gleichgerichtet und mittels eines Kondensators 152 geglättet. Der Strom zu den Gittern der Gleichrichter ist mittels eines Widerstandes 154 begrenzt und die Spitzenspannung, die an die Leitung 148 gelegt wird, ist auf ein oberes positives Niveau mittels einer Zener-Diode 158 (Lawinen-Diode) begrenzt. Wenn die Spannung in der Leitung 148 die Lawinenspannung der Zener-Diode 158 überschreitet, wird diese in der umgekehrten Richtung leitend und begrenzt die Spannung in der Leitung 148 auf einem stabilisierten Niveau.

Im folgenden werden nun die Einzelheiten der Verteilervorrichtung 18 beschrieben, mittels derer die Ansteuerung der Gleichrichter 120 bis 124 bewirkt wird. Die Gitter dieser Gleichrichter sind über eine Anzahl von Bürsten 162, 164 und 166 jeweils über die Schaltungsnetzwerke 172 bzw. 174 bzw. 176 verbunden.

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So besitzt das Schaltungsnetzwerk 172 einen zwischen Gitter und Kathode gelegtenWiderstand 178, einen strombegrenzenden Widerstand 180 und einen Kondensator 182 zur Rausch-Unterdrückung, Dieser letztgenannte Kondensator eliminiert das Rauschen von dem Gitter um sicherzustellen, daß auftretende Störungen nicht den Gleichrichter 120 triggern. Entsprechendes gilt für das Schaltungsnetzwerk 174, welches einen Gitterwiderstand 184, einen Strombegrenzungswiderstand und einen Kondensator 188 aufweist, sowie für das Schaltungsnetzwerk 176, welches einen Gitterwiderstand 190, einen Widerstand 192 und einen Kondensator 194 besitzt. Jedes dieser Schaltungsnetzwerke ist mit den zugeordneten Bürsten 162 bzw. 164 bzw. 166 mittels Leitungen 196 bzw. 198 bzw. 200 verbunden.

Wie oben ausgeführt wird die Energie zur Ansteuerung der Gitter der Gleichrichter von der Sekundärwicklung 140 abgeleitet und der Bürste 146 zugeführt. Diese Bürste schleift auf einem Leitungsring 201 aus einem leitenden Werkstoff, so daß auf diesem Ring ständig Energie zur Ferfügung steht. Die Bürsten 162, 164 und 166 sind Ortsfest angeordnet (wie alle übrigen Bürsten in Fig. 1) so daß sie auf einem Leitungsring schleifen können, der ein leitendes Segment 202 besitzt, welches elektrisch von dem Ring 52 mittels eines Isoliermaterials 203 isoliert ist.

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j Wenn dieser Teil der Vorrichtung18 im Uhrzeigersinn um-

! läuft,wird die vorauseilende Kante des leitenden Segments

I zunächst an der Bürste 162 angreifen und diese mit der Bürste

' 140 verbinden, so daß der erste gesteuerte Gleichrichter 120,

I der mit der Wicklung 24 verbunden ist, Steuerstrom erhält.

i Dann kann Strom von der Wicklung 24 durch den gesteuerten

, Gleichrichter zur positiven Bürste 100 über die leitung

; fließen. Danach greift die vorauseilende Kante des leitenden

I Segments 202 an der Bürste 164 an, so daö der gesteuerte

! Gleichrichter 122 Steuerstrom erhält und ein positiver Strom

! von der Wicklung 26 über Leitung 104 durch den gesteuerten

; Gleichrichter 122 zu der Bürste 100 fließen kann. Schließ-

j lieh greift die-vorauseilende Kante des leitenden Segments

an der Bürste 166 an, so daß Steuerstrom von der Bürste j
ι her nunmehr an alle gesteuerten Gleichrichter fließt. Nun ^: kann positiver Strom von jeder der Wicklungen 24,26, und i an die positive Bürste 100 fließen.

: Nach weitere Drehung des Segments 202 erreicht die nacheilende Kante dieses Segments den Bereich der Bürsten und

ί es wird zunächst der Kontakt mit der Bürste 162 unterbrochen, danach der mit der Bürste 164 und schließlich der mit der Bürste 166. (Diese neutrale Stellung ist in Fig. 1 dargestellt)

, Es ergibt sich demnach folgende Reihenfolge der Schaltzustände der Gleichrichter 120, 122 und 124:

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Durchschalten des Gleichrichters 20, Durchschalten der Gleichrichter -20, 122, Durchschalten der Gleichrichter 120, 122, 124, Durchschalten der Gleichrichter 122, 124, Durchschalten des Gleichrichters 124 und schließlich Abschaltung aller Gleichrichter kurz bevor die in Fig. 1 dargestellte Lage der Verteilervorrichtung erreicht ist.

Vor einer Betrachtung der Wellenform der Ausgangsenergie anhand der Fig. 2 bis 4 ist festzustellen, daß positive Ausgangsenergie von jedem der gesteuerten Gleichrichter der Bürste 100 und negative Ausgangsenergie der Bürste 106 über Leitungen 104 bzw. 110 zugeführt wird. Bei Umlaufen des Wechselrichters 14 im Uhrzeigersinn, d.h. im selben Drehsinn wie die Verteilervorrichtung 18 bildet der Wechselrichter einen zweipoligen Umschalter, der mit der halben Drehgeschwindigkeit umläuft, wie der Verteiler 18. Auf diese Weise werden die Ausgangsklemmen zwischen den positiven und negativen Bürsten 100 bzw. 106 hin und her geschaltet.

So schleift die Ausgangsbürste 204 auf Leitungsbahnen und 210 und die andere Ausgangsbürste 208 auf Leitungsbahnen 210 und 206. Die Bürsten 204 und 208 sind mit einem Paar Ausgangsklemmen 212 bzw. 214 verbunden, an die die Last angeschlossen werden kann. Die Ausgangsklemmen sind

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mit einem Glättungskondensator 216 verbunden, welcher eine Kompensation für gegebenenfalls auftretende induktive Last an den Klemmen 212 und 214 bewirkt. Auf diese Weise werden Spannungsstöße, die an dem Ausgang auftreten können beim Schalten aufgefangen.

In der in Fig. 1 dargestellten Lage wird der zur positiven Bürste 100 fließende Strom über die Leitungsbahnen 102 und 206 der Bürste 204 zugeführt, so daß die Ausgangsklemme 212 positiv ist. Andererseits wird der zur Bürste 106 fließende negative Strom der Bürste 208 über die Leitungsbahnen 108 und 210 zugeführt, so daß die Ausgangsklemme 214 negativ ist. Bei weiterer Drehbewegung des Wechselrichters 14 verläßt die Bürste 204 die nacheilende Kante der Leitungsbahn 206 und die Bürste 208 die nacheilende Kante der Leitungsbahn 210. Hier ist zu erwähnen, daß die Bürsten eine ausreichende Breite besitzen, um die Zwischenräume zwischen den Leitungsbahnen 206 und zu überbrücken. Auf diese Weise werden alle Bürsten 100, 106, 204 und 208 für eine Zeitspanne kurzgeschlossen, in der das Umschalten erfolgt, d.h. von dem Zeitpunkt wo die Bürste positiv und die Bürste 208 negativ ist bis zu dem Zeitpunkt bzw. der Lage, in welcher die Bürste 204 negativ und die Bürste 208 positiv ist. Aus der nachstehenden Beschreibung der Figuren 2 bis 4 ergibt sich, daß dieser Umschaltzeitpunkt genau dann erfolgt, wenn der Wechselstromgenerator 12 einen Ausgangsstrom mit der Größe 0 liefert. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Umschalten nicht dann erfolgen kann, wenn ein Strom von dem Wechselstromgenerator abgegeben

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wird. Als weitere Sicherheitsmaßnahme zur Vermeidung eines Umschaltens während eines Stromflusses in der Last ist vorgesehen, daß die Bürsten 204 und 208 die Lücken überbrücken, und auf diese Weise den Ausgang des Steuerstromkreiees 16 j kurzschließen, also auch die Ausgangsklemmen 212 und 214 ; kurzschließen. Auf diese Weise wird auch jeder induktive Stromfluß des Laststromkreises während des Umschaltens kurz- '

geschlossen. '

Beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Aggregats wird zunächst der Antriebsmotor gestartet und die Zündimpulse liegen an der Eingangsklemme 42. Diese Impulse werden über die Diode 44 und den Widerstand 46 dem Kondensator 40 zugeführt und : in diesem Energie gespeichert. Wenn die Ladung des Kondensators 40 ein ausreichendes Niveau zum Durchschalten der Diode 38 erreicht hat, wird Erregerstrom in die Feldwicklung 30 des Wechselstromgenerators 12 über die Bürsten 68 und 64 eingespeist, die parallel zu dem Kondensator 40 angeschlossen sind und von da an die festen Verbindungen 70, 72 der Wicklung 30 zugeführt. Dieser Erregerstrom ermöglicht die Er- ; zeugung einer Ausgangsspannung durch den Generaotr 12. Diese ; Ausgangsspannung wird der Primärwicklung 78 eines Transformators 76 zugeführt, dessen Sekundärwicklung 84 einem Erregertstromkreis zugeführt wird, der einen Stromkreis zur Steuerung der Felderregung 92 aufweist. Dieser Erregerstrom wird außerdem an die Bürsten 64 und 68 über ;

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die Dioden 96 gelegt, wobei die Diode 38 gesperrt wird und in den nichtleitenden Zustand übergeführt wird. Dieser Vorgang bildet den Startvorgang für den Wechselstromgenerator 12.

Sobald der Generator 12 Energie erzeugt, wird diese über eine Vollweg-Brücke 16 mit gesteuerten Gleichrichtern 120, 122 und 124 und Dioden 132 und 134 und 136 eingespeist. Nimmt man an, daß einer oder mehrere, der gesteuerten Gleichrichter leitend sind, wird positive Energie von dem Generator 12 einer positiven Bürste 100 zugeführt, die mit dem Wechselrichter 14 verbunden ist und negative Energie wird der Bürste 106 zugeführt, die ebenfalls mit dem Wechselrichter 14 verbunden ist. Dieser Wechselrichter bildet einen doppelpoligen Umschalter, wobei die positive Energie der Bürste 100, der Bürste 204 für die Hälfte des Zyklus zugeführt wird und dann der Bürste 208 für die andere Hälfte des Zyklus, der durch die Drehbewegung des Wechselrichters 14 gegeben ist. Durch die Schaltanordnung des Wechselrichters 14 wird die unipolare Energie von 120 Hertz umgewandelt in sinusförmigen Energieverlauf mit 60 Hertz, wobei die sinusförmige Wellenform als das Ergebnis einer Zeitmodulation der Energie auftritt, die den Bürsten 100 und 106 zugeführt wird.

Die Steuerung der Gleichrichter 120, 122 und 124 erfolgtdurch die Verteilervorrichtung 18. wobei die drei Bürsten 162,

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164 und 166 nacheinander mit der Quelle des Steuerstromes an der Bürste 146 in der oben beschriebenen Weise verbunden werden. Der Steuerstrom wird von dem Transformator 76, insbesondere dessen Sekundärwicklung 140 abgeleitet und mittels einer Zener-Diode 158 begrenzt. Dementsprechend werden die gesteuerten Gleichrichter 120, 122 und 124 nacheinander in den Stromkreis eingeschaltet und leitend. Dieser Vorgang erzeugt den zeitmodulierten Ausgang, wobei der mittlere Strom oder die mittlere Leistung, die an die Ausgangsklemmen 212 und 214 gelegt ist, eine im wesentlichen sinusförmige Wellenform erhält.

In Fig. 2ist schematisch die Einschaltdauer der einzelnen gesteuerten Widerstände 120, 122 und 124 dargestellt, ferner der an den Viechseirichter gelegte Ausgang und schließlich der Ausgang des Wechselrichters, der der Last zugeführt wird. Es ist ersüitlich, daß die Einschaltzeit, d.h. die leitende Phase der gesteuerten Gleichrichter einander in der oben beschriebenen Weise zugeordnet ist. Insbesondere ist der j erste Gleichrichter für eine Zeitdauer eingeschaltet, danach ' der zweite und nach einer weiteren Zeitverzögerung wird der dritte Gleichrichter eingeschaltet, so daß von allen drei Phasen des Wechselstromgenerators 12 her Strom fließt. <

So entsteht die symbolisch in der vierten Zeil* der Fig. 2 dargestellte Wellenform am Eingang des Wechselrichters.

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Es ist ersichtlich, daß diese Energie unipolar ist und eine konstante Amplitude besitzt. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde ein 24-Voltaggregat, welches 35 Ampere lieferte, verwendet und erzeugte eine Ausgangsspannung von annähernd 16O V. Es ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß während der Zeitdauer, in der der erste Gleichrichter 220 leitend ist, die an den Wechselrichter agegebene Ausgangsenergie die Form eines verhältnismäßig kurzzeitigen Impulses besitzt. Die Impulsdarstellung in Fig. 2 ist rein schematisch. Die Figuren 3 und 4 zeigen die tatsächliche Wellenform mit größerem Detail. Sobald der zweite Gleichrichter leitend wird, entsteht ein Energieimpuls, der annähernd die doppelte Länge gegenüber dem ersten aber die gleiche Amplitude besitzt. Wenn dann alle drei Gleichrichter leitend sind, so ist der Ausgang im allgemeinen gleichförmig und ohne Unterbrechung. Die in Fig. 2 dargestellte Wellenform repräsentiert den mittleren Stromfluß während der Zeit, in der die Gleichrichter eingeschaltet sind und stellt die mittlere, an den Laststromkreis abgegebene Energie dar.

Das System schaltet dann den zweiten Gleichrichter ab und erzeugt einen Impuls von der doppelten Länge gegenüber dem wenn der erste und der zweite Gleichrichter während der Anstiegsperiode eingeschaltet sind. Schließlich ist der dritte Gleichrichter der einzige, der leitend ist und der erste, kurzzeitige Impuls wird wiederholt. Danach sind alle drei

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Gleichrichter für eine vorbestimmte Zeit abgeschaltet bis die zweite Phase, wie dargestellt beginnt und schließlich zu Ende geht.

Die Beschreibung des Wechselrichters 14 dient als Erläuterung für die Umkehrung dieser zweiten Phase wie es sich aus der fünften Zeile der Fig. 2 ergibt, die den Ausgang an den Klemmen 212 und 214 darstellt. Es ist ersichtlich, daß der Ausgang vor der Umkehrung 120 Hertz aufweist und daß die Umkehrung bewirkt, daß die Frequenz zu einer 60 Hertz-Ausgangsfrequenz umgewandelt wird. Die positive Halbphase ist identisch mit der negativen Halbphase im Hinblick auf die Identität jeder Phase bei der Wellenform für 120 Hertz-Ausgang.

In Fig. 3 ist ein repräsentativeres Diagramm der Ausgangs-wellen, form dargestellt, die dem Wechselrichter 14 zugeführt wird. Die Breite der Darstellung in Fig. 3 entspricht 180° ( vergl. Fig. 2) beziehungsweise einer halben Phase des 120 Hertz-Sig- ^: nals, das dem Wechselrichter zugeführt wird. Es ist ersichtlich, daß der verhältnismäßig schmale Impuls in der vierten und fünften Zeile der Fig. 2 tatsächlich einen Spannungsan- ϊ stieg mit einem ersten Maximum, einem danachfolgenden Spannungsabfall und einem zweiten Maximum und danach einem Spannungsabfall bis auf O entspricht. Die unten folgende Erläuterung der Fig. 4 zeigt deutlicher die Ursachen für den Spannungs-

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abfall zwischen den "beiden Maxima. Dieser erste Impuls stellt die Zeitdauer dar, in der allein der erste Gleichrichter leitend ist, während der zweite, breitere Impuls mit einem dreimaligen Spannungsabfall zwischen vier Maxima den breiteren Impuls der Fig. 2 erläutert, während welchem zwei Gleichrichter leitend sind; schließlich stellt der nachfolgende Impulsteil mit den vier Maxima den Ausgang dar, währenddessen alle drei Gleichrichter leitend sind. Es ist festzustellen, daß der Spannungsabfall zwischen den Maxima annähernd 3 % der gesamten Amplitude beträgt, der für Vollwellen-Gleichrichter der beschriebnen Art typisch ist.

In Fig. 4 ist schematisch ein Dreiphasen-Wechselstrom dargestellt, der von einem Dreiphasen-Generator geliefert wird. Diesem Dreiphasenstrom ist in strichpunktierten Linien die Ausgangs-Wellenform gegenüber gestellt, die sich ergibt, wenn der eine Gleichrichter und wenn zwei Gleichrichter eingeschaltet sind. Es ist ersichtlich, daß der erste, in strichpunktierten Linien dargestellte Impuls zu einem Zeitpunkt beginnt, in dem die eine der drei Phasen die mit A bezeichnet ist eine der anderen Phasen im negativen Spannungsbereich schneidet. Die Sinuswelle A steigt von diesem Punkt an, geht durch 0 und erreicht ein positives Maximum. An diesem Punkt besitzt die Impulskurve ein zwischen Minimum nach einem ersten Maximum. Die Impulskurve erreicht dann ein zweites Maximum und geht auf "0" an dem Punkt in dem die Sinuskurve A eine

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andere Phase in dem negativen Spannungsbereich schneidet. Der zweite Impuls, der in strichpunktierten Linien dar- ; gestellt ist, ist diejenige Wellenform, die erzeugt wird, ! wenn zwei Gleichrichter leitend sind, wobei vier Maxima \ erreicht werden. Es ist ersichtlich, daß diese Wellenform des; Impulses ebenfalls der Sinuskurve A zugeordnet ist. ·

Die Maxima und Minima der beiden dargestellten Impulse treten in Abhängigkeit von der Durchschaltung desjenigen Gleichrichters auf, der leitend gesteuert ist und in Zusammenhang mit der Leitfähigkeit wenigstens einer Diode der negativen Richtung. Es ist die Zuordnung des Zustandes des Leitens aller Dioden innerhalb der Schaltungsanordnung, die die dargestellte Wellenform der Impulszüge hervorruft. Es ist dabei zu beachten, daß der Ausgang des Wechselstromgenrators kein festgelegtes Null-potential besitzt sondern gleitet, so daß jeder Zeitpunkt, zu dem ein Nullwert festgelegt wird von dem vorhergehenden Zeitpunkt abweicht, in dem ein anderer Nullpunkt festgelegt wurde. Das Ausgangssignal mit acht Maxima, welches auf tritt, wenn alle drei Gleichrichter leitend sind, entsteht in ähnlicher Weise.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr können die erfindungsgemäßen Merkmale je nach dem Anwendungsfall in unterschiedlicher Weise kombiniert werden.

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Claims

Ansprüche :

Phasenzahl- und B'requenz-Wandler mit einem Generator, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler einen Wechselstromgenerator (12) für mehrphasigen, hochfrequenten Wechselstrom, einen Vollwellen-Gleichrichter (16) für den von dem Generator erzeugten Wechselstrom und Elemente (RC-Glieder) umfaßt, die den Energiefluß von dem Generator durch den Gleichrichter steuern, ferner Schaltelemente (14) aufweist, die Wechselstrom abgeben, und daß der Wandler eine Steuervorrichtung (158» 18) aufweist, die mit den den Energiefluß steuernden Elementen verbunden ist und den Energiefluß in Übereinstimmung mit einer zeitlich modulierten Form steuert.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitmodulierte Wellenform aufeinanderfolgende Halbwellen der Ausgangs-Wellenform simuliert und eine konstante Spannung enthält.

3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Vollwellen-Gleichrichters eine gegenüber dem Ausgangssignal der Schaltelemente doppelte Frequenz und die Form eines pulsierenden Gleichstroms aufweist.

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4. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter mindestens ein steuerbares Element (178, 182) für jede der Phasen des vom Generator (12) erzeugten WechseLstroms aufweist, wobei jedes dieser gesteuerten Elemente für eine vorbestimmte Zeit leitend gesteuert ist, um die zeitmodulierte Wellenform zu erzeugen.

5. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der steuerbaren Elemente für eine mindestens annähernd gleiche Zeitdauer wie die anderen Elemente leitend gesteuert ist.

6. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerlosen Elemente an ihren Ausgängen parallel und je an die Schaltelemente (14) angeschlossen sind.

7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente als Umformer in Form einer Schleifringanordnung mit mehreren Leitungsbahnen ausgebildet ist.

8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringanordnung einen Rotor aufweist, der die Leitungsbahnen trägt und mit der halben Drehzahl des Generators umläuft.

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9. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die

Schleifringanordnung mindestens vier Bürsten aufweist, von j
I denen zwei als Eingangselemente (100, 106) angeordnet und ί mit dem Gleichrichter (16) verbunden sind, während zwei ; weitere Bürsten als Ausgänge (204, 208) geschaltet sind.

i10. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter(i6) je ein Signal positiver und negativer

; Polarität erzeugt und die Schleifringanordnung das positive

ι Signal abwechselnd auf die eine oder die andere der beiden

j die Ausgänge bildenden Bürsten (204, 208) umschaltet.

: 11. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die i Eingangsbürsten auf je einer durchgehenden Leitungsbahn ( 102, 108) schleifen, während die Ausgangsbürsten auf zwei nicht durchgehenden Leitungsbahnen (206, 210) schleifen und jede Ausgangsbürste abwechselnd auf der einen und der

' anderen nicht durchgehenden Leitungsbahn schleift.

: 12. Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ί eine der durchgehenden Leitungsbahnen mit der einen nicht durchgehenden Leitungsbahn und die andere mit der anderen ; nicht durchgehenden Leitungsbahn elektrisch leitend verbunden ist.

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13· Wandler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsbürsten in einer Winkelstellung der Schleifringanordnung die Lücken zwischen den nicht durchgehenden Leitungsbahnen überbrücken.

14. Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Ausgangsbürsten diametral auf gleichem radialen Abstand gegenüberliegen.

15. Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lücken diametral auf gleichem radialem Abstand gegenüberliegen.

16. Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Bürsten (100, 204 j 106, 208) pro Welle einmal an einem Punkt einer Welle auf der Spannung "Null" zusammengeschaltet sind.

17. Wandler nach Anspruch 16, dadurdi gekennzeichnet, daß die Frequenz des Ausgangssignals des Gleichrichters doppelt so hoch wie die Ausgangsfrequenz des Ausgangswandlers (14) und unipolar ist.

18. Wandler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der steuerbaren Elemente für eine mindestens annähernd gleiche Zeitdauer wie die anderen Elemente leitend gesteuert ist.

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19. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (18) den gesteuerten Elementen Steuerstrom in Übereinstimmung mit der Rotation des Generators (12) zuführt.

20. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (16) für jede Phase einen gesteuerten Gleichrichter (172, 174, 176) enthält.

21. Wandler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Schleifringanordnung (18) umfaßt, die den gesteuerten Gleichrichtern Steuerenergie zuführt und Elemente (146, 201, 202) zum Zuführen von Energie aufweist.

22. Wandler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung zum aufeinanderfolgenden Ansteuern und zum aufeinanderfolgenden Abschalten der Gleichrichter ausgebildet ist.

23. Wandler nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung für jede Phase eine Bürste (162, 164, 166) aufweist und eine Leitungsbahn,(202) die nacheinander mit den Bürsten in Kontakt kommt.

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24. Wandler nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsbahn (202) die Form eines Kreisbogenabschnitte besitzt, der mit der sie tragenden Scheibe (18) umläuft.

25. Wandler nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom diesem Kreisbogenabschnitt zugeführt wird.

26. Wand.ler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Elemente parallel an die Ausgangselektroden angeschlossen sind, die ihrerseits an die Ausgangs-Umschalter (14) angeschlossen sind.

27. Wandler nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (14) eine Schleifringanordnung als Wechselrichter umfassen.

28. Wandler nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringanordnungen ein umlaufendes Element aufweist, das mit der Hälfte der Drehzahl des Generators umläuft und leitungsbahnen und Isolierflächen besitzt.

29. Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,daß die Schleifringanordnung mindestens vier Bürsten (100, 106, 204, 208) umfaßt, von denen zwei als Eingangskontakte (100, 106) und zwei als Ausgangskontakte (204, 208) geschaltet sind.

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30. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichteranordnung (16) ein Signal mit positiver Polarität erzeugt, und daß der Ausgangswandler (14) das Signal von der einen der beiden Bürsten zu der anderen der beiden Bürsten, die die Ausgangskontakte bilden, umschaltet.

31. Wandler nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die die Eingangskontakte bildenden Bürsten (100, 106) auf zwei gesonderten, durchgehenden Leitungsbahnen (102, 108) schleifen, während die beiden die Ausgangskontakte bildenden Bürsten (204, 208) auf unterbrochenen Leitungsbahnen (206, 210) schleifen, und zwar jeweils zuerst auf der einen und dann auf der anderen.

32. Wandler nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die eine (206) der unterbrochenen Leitungsbahnen elektrisch mityiinen durchgehenden (102) und die andere unterbrochene Leitungsbahn (210) mit der anderen durchgehenden Leitungsbahn (106) verbunden ist.

33. Wandler nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten die Lücken zwischen den unterbrochenen Leitungsbahnen in einer Winkelstellung während des Umlaufs der Schleifringanordnung überbrücken.

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34. Wandler nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten, die die Ausgangskontakte bilden, in einem Winkel von 180 gegeneinander auf der Schleifenanordnung versetzt angeordnet sind.

35· Wandler nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken zwischen den nicht durchgehenden Leitungsbahnen in einem Winkel von 180° gegeneinander auf der Schleifringanordnung versetzt angeordnet sind.

36. Wandler nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Bürsten des Ausgangswandlers pro Ausgangswelle des Gleichrichters einmal an einem Punkt der Welle mit dem Stromfluß "Null" zusammengeschaltet bzw. kurzgeschlossen sind.

37. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Vollwellengleichrichterbrücke die doppelte Frequenz des Ausgangssignals des Ausgangswandlers besitzt und unipoliert ist.

38. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der gesteuerten Elemente pro Phase für einen im wesentlichen gleichen Zeitraum leitend gesteuert wird wie jedes andere dieser Elemente.

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! 39. Verfahren zum Umwandeln eines mehrphasigen, hochfrequenten ! Stromes aus einem Generator in einen einphasigen, wieder- : frequenten Strom, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens- : schritte:

Gleichrichtung des vom Generator erzeugten Wechselstromes in einen unipolaren Strom,

Steuerung des Stromflusses beim Gleichrichter,

Umkehren der Polarität ausgewählter Bereiche des unipolaren ; Stromes und Erzeugung eines Wechselstromesj ! Steuerung des Energieflusses während der Steuerung des Stromflusses in Übereinstimmung mit einer Zeitmodulation.

40. Verfahren nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet, daß die zeitmodulierte Wellenform aufeinanderfolgenden Halbwellen der Ausgangs-Wellenform ähnelt und eine konstante Spannung enthält,

41. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Ausgangssignals, das während des Gleichrichters und der Steuerung zugeführt wird und das unipolar ist, doppelt so groß ist wie die des Ausgangssignals nach dem Umkehren der Polarität (bzw. Viech sei rich ten).

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß zum Gleichrichten eine Vollwellen-Brücken-Gleichrichter verwendet wird, der für jede der Phasen des

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Wechselstromes ein gesteuertes Element aufweist, und daß dieses Element derart gesteuert ist, daß es für eine vorbestimmte Zeitdauer leitend ist, so daß die zeitmodulierte Wellenform gebildet wird.

43· Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der gesteuerten Elemente in jeder Phase für annähernd den gleichen Zeitraum wie jedes der anderen leitend gesteuert wird.

44. Verfahren nach einem der Ansprüche, 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß beim Gleichrichten ein Signal positiver Polarität und ein Signal negativer Polarität erzeugt wird, und daß beim Umkehren das positive Signal abwechselnd und für gleiche,vorbestimmte Zeiten an die eine oder die andere Ausgangsklemme zu einer Last gelegt wird.

45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß beim Gleichrichten und Steuern der Elemente die Spannung "Null" erzeugt wird, daß der gleichgerichtete und gesteuerte Ausgang kurzgeschlossen wird mit den beiden Ausgangsklemmen zu dem Zeitpunkt, an dem die Spannung "Null" besteht.

46. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerenergie zum Steuern der ELe-

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mente in Übereinstimmung mit der Drehbewegung des Generatorf j und/oder einer Verteilervorrichtung zugeführt wird.

; 47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß ί das Steuern der Elemente das Steuern der Energiezufuhr in : Aufeinanderfolge von jeder der Phasen des Generators umfaßt.

48. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Elemente und das

j Umkehren der Polarität synchronisiert sind.

; 49· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

I gekennzeichnet, daß das Umkehren mit der halben Frequenz : des Steuerns der Elemente erfolgt.

50. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Umkehren von dem Vorgang des Steuerns der Elemente gesteuert wird.

51. Motorgetriebene Stromerzeugungsanlage, die einen Generator mit einer Feldwicklung und einer Läuferwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor des Generators einen Zündstromkreis umfaßt, der elektrische Impulse in Abhängigkeit von der Umdrehung des Motors erzeugt, daß der Zündstromkreis über Elemente mit dem Generator verbunden ist,

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die die Feldwicklung für einen Anfangszeitraum mit Erregerstrom speisen, während dessen der Generator anläuft, daß Stromkreise vorgesehen sind, die die Felderregung aufrecht erhalten, solange der Generator läuft, und daß Elemente mit der Läuferwicklung und diesen Stromkreisen verbunden sind, die Strom aus den Lauferwicklungen entnehmen und den Erregerstrom liefern, und daß Schaltelemente vorgesehen sind, die entweder die den Zündstrom zuführenden Elemente oder diese Stromkreise der Feldwicklung zuführen.

52. Anlage nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente auf das Spannungsniveau des Zündstromkreises und der mit den Läuferwicklungen verbundenen Elemente ansprechen.

53. Anlage nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente in Abhängigkeit von der Spannung die eine oder die andere Spannungsquelle abschalten.

54. Anlage nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente Dioden (38, 96) umfassen, die in Reihe mit jeder der beiden Spannungsquellen geschaltet sind.

55· Anlage nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß je eine der Dioden in Reihe zwischen jeder der beiden

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Spannungsquellen und die Feldwicklung geschaltet ist, wobei jede der Spannungsquellen die Diode der anderen Spannungsquelle sperrt, wenn ihre Spannung die der anderen Spannungsquelle übersteigt.

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