DE2603576C2 - Steuerschaltung für einen selbstgesteuerten Transistor-Gegentaktwechselrichter - Google Patents

Description

— parallel zu der aus der Kollektor-Emitter-Strek- >o ke ewes Schalttransistors (TsI, Ts 2) und einer Hälfte (L II) der Primärwicklung des Wechseirichterübertragers (Tr 2) gebildeten Serienschaltung ist jeweils ein Kondensator (Ci, C2) angeordnet,

— zwischen der aus dem Kondensator und der Serienschaltung gebildeten Parallelschaltung und der Eingangsspannungsquelle (U_c) liegt jeweils eine Serienschaltung aus einer der weiteren Wicklungen (ei, c2) des Sättigungs-Steuerübertragers (TrI) und einer Drossel (Dr i, Cr 2),

— der Widerstand im Primärstromkreis des Sättigungs-Steuervbertragers (Tr 1) ist als Konstantstromschaltung ausgebildet.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Wicklungen (ei, c 2) des Sättigungs-Steuerübertragers (TrI) als getrennte Wicklungen ausgebildet sind.

3. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeicnnet, daß die Konstantstromschaltung aus einer Stromregelschaltung (R) besteht und über eine Gleichrichterschaltung (GL) in den Primärstromkreis des Sättigungs-Steuerübertragers eingeschaltet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung für einen selbstgesteuerten Transistor-Gegentaktwechselrichter mit den Wicklungshälften einer Primärwicklung eines Wechselrichterübertragers zugeordneten Schalttransistoren, bei dem eine Rückkopplungssteuerung der Schalttransistoren über einen Sättigungs-Steuerübertrager erfolgt, der primärseitig über einen Widerstand wenigstens einem Teil der Primärwicklung des Wechselrichterübertragers parallelgeschaltet und sekundärseitig mit den Steuerstrecken der Schalttransistoren verbunden ist und bei dem zwei weitere Wicklungen vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von der Differenz der Ströme durch die Wechselrichtertransistoren eine Vormagnetisierung des Kerns des Sättigungs-Steuerübertragers bewirken.

Eine derartige Schaltung ist bereits aus der DE-OS 64 178 bekannt. Mit Hilfe der bekannten Steuerschaltung soll eine Symmetrierung des Wechselrichters

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55 dadurch erzielt werden, daß der Sieuerübertrager mit einer symmetrischen Zusatzwicklung versehen ist und daß den Kollektorströmen der Schalttransistoren proportionale Spannungen gebildet werden, deren Differenz nach Verstärkung in einem Differenzverstärker mit zwei inversen Ausgängen entgegengesetzt gerichtete Gleichstromdurchflutungen in den symmetrischen Teilen der Zusatzwicklung des Steuerübertragers hervorruft. Zur Erzeugung der den Kollektcrströmen der Schalttransistoren proportionalen Spannungen sind Stromwandler vorgesehen, deren Primärwicklungen im Kollektorkreis der Schalttransistoren liegen. Auf der Sekundärseite der Stromwandler ist jeweils eine Gleichrichterschaltung und eine Integrierschaltung vorgesehen.

Dabei werden durch den Stromwandler jeweils nur die Wechselstromkomponenten des Kollektorstromes erfaßt und der nachgeschalteten Gleichrichterschaltung zugeführt. Außerdem stellen die Stromwandler und der Differenzverstärker einen zusätzlichen Aufwand dar.

Weiterhin ist aus der DE-PS 12 44 281 bereits eine Steuerschaltung für einen selbstgesteuerten Transistor-Gegentaktwechselrichter bekannt, bei dem die Rückkopplungssteuerung der Schalttransistoren über einen Sättigungs-Steuerübertrager erfolgt, der primärseitig über einen Vorwiderstand der Primärwicklung des Wechselrichterübertragers parallel geschaltet ist und der sekundärseitig direkt mit den Steuerstrecken der Schalttransistoren verbunden ist Die Arbeitsfrequenz solcher Wechselrichter ist von der Höhe der Eingangsspannung abhängig. Eine Verringerung der Abhängigkeit der Arbeitsfrequenz bei variabler Eingangsspannung läßt sich damit erreichen, daß die Basis-Emitterkreise der Schalttransistoren an den Steuerübertrager ohne Widerstand angeschlossen werden, so daß der Steuerübertrager mit den sich nur geringfügig ändernden Schwellwertspannungen der Basis-Emitterstrecken abgeschlossen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wie im Oberbegriff des Patefrtanspi cchs 1 angegebene Steuerschaltung derart auszubilden, daß sich die gewünschte Symmetrierung der Transistor-Lastströme bei möglichst konstanter Betriebsfrequenz mit besonders geringem Aufwand erzielen läßt. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters soll dabei nicht verringert werden.

Gemäß der Erfindung ist die Steuerschaltung zur Lösung dieser Aufgabe gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

— parallel zu der aus der Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalttransistors und einer Hälfte der Primärwicklung des Wechselrichterübertragers gebildeten Serienschaltung ist jeweils ein Kondensator angeordnet,

— zwischen der aus dem Kondensator und der Serienschaltung gebildeten Parallelschaltung und der Eingangsspannungsquelle liegt jeweils eine Serienschaltung aus einer der weiteren Wicklungen des Sättigungs-Steuerübertragers und einer Drossel«

— der Widerstand im Primärstromkreis des Sättigungs-Steuerübertragers ist als Konstantstromschaltung ausgebildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Steuerschaltung derart ausgebildet, daß die weiteren Wicklungen des Sättigungs-Steuerübertragers als ge-

trennte Wicklungen ausgebildet sind. Eine derartige Steuerschaltung bietet in Verbindung mit einem Leistungsübertrager, bei dem die Hälften der Primärwicklung ebenfalls getrennt sind, den Vorteil, daß als Kondensatoren zur Mittelwertbildung Kondensatoren Verwendung finden können, die bei einer eingangsseitigen Serienschaltung des Wechselrichters als Pufferspeicher erforderlich sind.

Die der Frequenzstabilisierung dienende im Primärstromkreis des Sättigungsübertragers angeordnete Konstantstromschaltung kann aus einer über eine Gleichrinhterschaltung angeschlossenen einfachen Regelschaltung oder aus einer Konstantstromdiode bestehen.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten AusführungsbeLspiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Wechselrichter in Gegentakt-Mittelpunktschaltung, bei dem der Steuerübertrager primärseitig mit einer Hälfte der Primärwicklung des Wechselrichterübertragers parallel geschaltet ist,

Fig.2 einen Gegentaktwechselrichter in üblicher Mittelpunktschaltung bei dem der Steuerübertrager primärseitig mit der gesamten Primärwicklung des Wechselrichters parallel geschaltet ist.

Bei dem Wechselrichter nach Fig. 1 sind die Hälften der Gegentakt-Mittelpunktschaltungen galvanisch trennbar, und zwar derart, daß der Wechselrichter für Eingangsspannungen geeignet ist, die sich um den Faktor 2 unterscheiden. Bei niedriger Eingangsspannung werden die Hälften mittels der Brücken d\, dl parallel, beim doppelten Wert der Eingangsspannung werden sie über eine Brücke e in Reihe geschältet. Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsforra, bei der von der Erfindung Gebrauch gemacht wird, sind die Brücken d\ und d 2 eingelegt.

Die wesentlichen Bestandteile des selbsterregten Wechselrichters (Fig. 1) sind der Leistungsübertrager Tr 2, dessen in zwei Wicklungsteile I, Il galvanisch aufgetrennte Primärwicklung über je einen Schalttransistor TsI und Ts 2 an die Eingangsspannung Ue angeschlossen ist. Die rechteckförmige Ausgangsspannung Ua wird der Sekundärwicklung III entnommen. Die Steuerung der Schalttransistoren erfolgt mittels einer Rückkopplungsspannung, die über einen Sättigungs-Steuerübertrager Tr 1 erzeugt wird.

Die Primärwicklung a des Steuerübertragers Tr 1 ist der Primärwicklung I des Leistungsübertragers Tr 2 parallel geschaltet. Die Sekundärwicklungen b 1 und i>2 des Steuerübertragers sind ohne Vorwiderstand jeweils der Basis-Emitterstrecke der Schalttransistoren Ts 1, Ts 2 parallel geschaltet. Zur Beschleunigung des Ausräumvorganges in den Schalttransistoren kann in den Steuerkreis zwischen Basis und Wicklungsende je eine Parallelschaltung aus einer Diode Di, D2 mit je einem Kondensator eingefügt werden. Für die Konstanz der Betriebsfrequenz wirkt es sich vorteilhaft aus, wenn der Steuerübertrager mit nahezu konstanter Spannungsbürde Übe + i/ofBasis-Emitterspannungmit Diodendurchlaßspannung) betrieben wird. Bei Vernachlässigung der Wicklungswiderstände wird somit unabhängig von der Eingangsspannung auch die Periodendauer der Schaltfrequenz konstant gehalten, da die Spannungszeitfläche proportional dem Sättigungsfluß, also fest vorgegeben ist.

Bei Eingangsspannungsschwankungen wird die Abweichung dadurch weiter verringert, daß in den Primärstromkreis des Steuerübertragers statt eines strombegrenzenden Widerstandes eine Konstantstromschaltung eingefügt ist, da dann auch die Schwellenspannungen i/flfund L/ogeringere Abweichungen aufweisen. Die Konstantstromschaitung ist als Stromregelschaltung R in an sich bekannter Weise ausgebildet und über einen Brückengleichrichter CI dem Steuerübertrager vorgeschaltet. Die Stromregelschaltung kann durch eine Konstantstromdiode ersetzt werden.

Auf dem Kern des Steuerübertragers sind zwei weitere Wicklungen c 1 und c2 vorgesehen, die von den Speiseströmen Ji, /2 der beiden Gegenkontakthälften gegensinnig durchflossen sind, wobei die Gleichstrommittelwerte ausschlaggebend sind. Die Gleichstrommittelwerte werden durch Parallelschalten je eines Kondensators C1 bzw. C2 zu den Reihenschaltungen von Primärwicklung 1 und Schalttransistor Ts 1 bzw. von Primär*icklung II und Schaltransistor Ts2 erhalten, wobei sich der GleichstrommLülwert auf den Strom bezieht, der aus der Eingangsspanru-ngsquelle in die genannte Parallelschaltung fließt Hiermit läßt sich auf einfache Weise eine Symmetrierung der Kollektorströme der beiden Transistoren erreichen. Bei einer Differenz der Stromwerte wird der Steuerkern zusätzlich vormagnetisiert, wodurch sich bei konstanter Periodendauer die Schaltzeiten der Schalttransistoren so weit verändern, bis die Gleichstrommittelwerte nahezu gleich geworden sind. Um Rückwirkungen der Wicklungen el und c2 auf das Schaltverhalten des Steuerübertragers zu vermeiden, ist noch je eine Drossel Dr 1, Dr2 im Eingangskreis vorgesehen.

Legt man anstelle der Brücken o'l und d2 eine Brücke e ein, so ergibt sich ein Wechselrichter, bei dem die Hälften der Gegentakt-Mittelpunktschaltung in Reihe geschaltet sind, so daß die Gleichstrommittelwerte der Speiseströme /1 und /2 von vorneherein gleich groß sind und sich das Problem einer Symmetriemng der Gleichstrommittelwerte daher nicht stellt. In diesem Fall dienen die Kondensatoren als Pufferspeicher, derart, daß die Gegentakthälften trotz eingangsseitiger Serienschaltung abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden können. Ein wesentlicher Vorteil des in Fig. 1 gezeigten Wechselrichters besteht daher darin, daß er für unterschiedliche Eingangsspannungen geeignet ist und daß es die dargestellte Ausführungsform, bei der von der Erfindung Gebrauch gemacht wird, gestattet, die in der Serienschaltung als Pufferspeicher erforderlichen Kondensatoren zur Bildung des Gleichstrommittelwertes heranzuziehen.

Der in Fig.2 dargestellte Gegentaktwechselrichter ist in üblicher Mittelpunkt.schaltung aufgebaut. Soweit diere S.. nahung mit derjenigen in F i g. 1 übereinstimmt sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Abweichend von dem in F. g. 1 gezeigten Wechselrichter ist die Primärwicklung a des Steuerübertragers Tr 1 nicht an einen Teil der Primärwicklung des Leitungsübertragers Tr 2, sondern an die gesamte Primärwicklung 1, Il des Leistungsübertragers Tr2 angeschlossen. Die beiden Hälften I, II der Primärwicklung des Leistungs= Übertragers TrI sind galvanisch miteinander veibunten, da eine Umschaltmöglichkeit entsprechend Fig. 1 nicht vorgesehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Steuerschaltung für einen selbstgesteuerten Transistor-Gegentaktwechselrichter mit den Wicklungshälften einer Primärwicklung eines Wechsel- -, richterübertragers zugeordneten Schalttransistoren, bei dem eine Rückkopplungssteuerung der Schalttransistoren über einen Sättigungs-Steuerübertrager erfolgt, der primärseitig über einen Widerstand wenigstens einem Teil der Primärwicklung des in Wechselrichterübertragers parallelgeschaltet und sekundärseitig mit den Steuerstrecken der Schalttransistoren verbunden ist und bei dem zwei weitere Wicklungen vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von der Differenz der Ströme durch die Wechsel- , > richtertransistoren eine Vormagnetisierung des Kerns des Sättigungs-Steuerübertragers bewirken, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: