DE2642028C2 - Selbsterregter statischer Wechselstromgenerator - Google Patents

Description

gekennzeichnet, und sie hätten in der Mitte den Wert Null, wenn eine Spannungsaussteuerung von 100% angenommen wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Aussteuerung aufgrund der vorgenannten großen Stromwerte praktisch nicht zu gebrauchen ist, da zum einen das Halbleiter-Schaltelement beim Aus- und Einschalten zu stark belastet wird, und zum anderen die Stromwerte am Anfang und am Ende, wie die Fourieranalyse zeigt, nur wenig zur Grundwellenerregung beitragen. Um eine gute Wirkung zu erzielen, müßte der Strom demgegenüber in der Mitte einen hohen Wert aufweisen.

Die vorstehenden Erfahrungen und Überlegungen führten dazu, daß man die bisher verwendeten Generatoren mit Halbleiter-Schaltelementen so gestaltete, daß sie entweder erst durch 50 Hz-Anregung oder durch das Hochlaufen eines gesonderten Frequenz-Generators mit Umschaltung von Fremdsteuerung auf selbsterregten Betrieb gestartet werden können, wobei allerdings leicht Synchronisationsfehler auftreten können. Der Aufwand, der hierfür getrieben werden muß, ist groß, und die bekannten Wechseistromgeneratoren nach dem Gattungsbegriff neigen auch dazu, außer Tritt zu fallen, wenn induktive oder kapazitive Blindwiderstände zu- oder abgeschaltet werden.

Bei einem bekannten Generator (DE-OS 18 11 894) liegt ein Induktor in Reihe mit einem Parallelschwingkreis über jeweils eine Diode an zwei Gleichspannungsquellen. Während er an der einen Gleichspannungsquelle unmittelbar über die eine Diode angeschlossen ist, ist er an der anderen Gleichspannungsquelle über eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einer Reihenschaltung aus einem steuerbaren Thyristor und einer Induktivität angeschlossen. Der Induktor bildet zusammen mit dem zu ihm in Reihe geschalteten Parallel-Schwingkreis eine Resonanz-Transformations-Schaltüng, wobei die Größe des Transformationsverhältnisses durch Frequenzänderungen der Steuerung bewirkt wird.

Abgesehen davon, daß bei diesem Generator keine Selbsterregung vorgesehen ist, läßt sich mit dem Thyristor der Stromfluß nur ein- aber nicht abschalten.

Bei einem anderen bekannten Generator (US-PS 35 99 077) ist ein als Filternetzwerk dienender Schwingkreis, an dem eine Last ankoppelbar ist, über einen Ladekondensator an dem Ausgang eines Transformators angeschlossen, der im Stromkreis einer Gleichspannungsquelle liegt Die Aufladung des Kondensators wird durch einen Transistor gesteuert, über den der positive Anschluß des Transformators, an dem der Kondensator angeschlossen ist, auf Massepotential legbar ist.

Bei einer solchen Schaltung fließen im Transistor nicht ausschließlich rechteckförmige Ströme, das bedeutet, daß der Transistor mit Wirkverlustleistung betrieben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechselstromgenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Ausgangsleistung mit einfachen Mitteln möglichst verlustarm regelbar ist. Ferner soll der Generator mit Spannungsstabilisierung arbeiten. Er soll ohne Stromspitzen anschwingen können, und es sollen induktive oder kapazitive Blindwiderstände zu- und abgeschaltet werden können, ohne daß dabei der Generator außer Tritt gebracht wird. Bei einer zu groß gewählten Dämpfung seilen die Schwingungen aufhören, und ein Starten soll zur Vermeidung einer Überlastung des Generators erst dann wieder möglich sein, wenn die Belastung verkleinert werden ist

Gemäß der Erfindung wird die vorstehende Aufgabe dadurch gelöst, daß zu dem elektronischen Halbleiter Schaltelement eine verhältnismäßig große Induktivität in Serie geschaltet ist, die zusammen mit einer ihr parallel geschalteten Diode den unter der Steuerung durch das Halbleiter-Schaltelement entstehenden, dem Schwingkreis zugeführten Stromimpulsen Rechteckform aufzwingt, und daß der Stromflußwinkel dieser ίο rechteckförmigen Stromimpulse mittels einer Rückkopplungs- und Regeleinheit von kleinen Winkelwerten beliebig bis zur Größe 180° regelbar ist

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Hinzuschaltung einer großen Induktivität hätte für sich allein die Wirkung, daß der Strom in der »Ein«-Phase des Schaltelementes vom Wert Null zu Beginn der Phase nach einer sägezahnähnlichen Kurve bis zu einem Maximalwert am Ende der Stromflußphase ansteigt bei der die Ausschaltphase beginnt Durch die dann folgende Unterbrechung des Stromflusses durch das Schaltelement würde das letztere ohne die weitet r Maßnahme der beiordnung der Freilauf-Diode infolge d-;s Ausschaltspannungsimpulses der Drosselspule zerstört werden. Die Diode verhindert aber eine solche unerwünschte Wirkung und bewirkt in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zusätzlich, daß die Stromimpulse nicht mehr einen sägezahnähnlichen Verlauf haben, sondern rechteckig werden. Die Summe aller Produkte aus Strom und Spannung über der aus dem elektronischen Halbleiter-Schaltelement, der Induktivität und der zugeordneten Diode bestehenden Schaltungsanordnung ergibt beim erfindungsgemäßen Generator keine Wirkverlustleistung, sondern erscheint als Blindleistung in der Drosselspule. Eine echte Verlustleistung gibt es nur in Form des Stromwärmeverlustes in dem Draht der Drosselspule, in der Diode und im elektronischen HaIbiciter-Schaltelement, und diese Verlustleistung ist wegen der sehr kleinen Widerstände der vorgenannten Elemente vernachlässigbar gering.

Vorzugsweise werden die rechteckförmigen Stromimpulse über eine weitere, in Serie liegende Diode, die eineii inversen Betrieb des elektronischen Halbleiter-Schaltelementes verhindert, an den Schwingkreis abgegeben. Bei einer mehr als 100% betragenden Spannungsansteuerung würde der Strom nämlich seine Richtung umkehren, was durch die vorstehende Ausgestaltung der Erfindung vermieden wird.

Die Rückkopplungs- und Regeleinheit wird so gestaltet, daß sie eine phasenrichtige Rückkopplung bewirkt. Dies wäre bereits mit nur einem fest eingestellten Diskriminator erreichbar, der jedoch immer einen Stromwinkel von fast 180° ergeben würde. Um auch kleinere Stromflußwinkel realisieren zu können, sieht eine Weiterhild; iig der Erfindung vor, daß die Rückkopplungs- und Regeleinheit zwei Pfade aufweist, von denen der eine aus dem fest eingestellten Komparator, der im schwingenden Zustand immer ein Signal mit einem Stromflußwinkel von 180° liefert, und der andere aus einem Integrator, bzw. Phasenschieber mit einem Doppelweg-Gleichrichter und einem einstellbaren Komparator, der ein phasenvariables Signal liefert. Diese Art, mittels eines das zu untersuchende Signal in der Phase verschiebenden Integrators und eines auf die Null-Durchgänge des phasenverschobenen Signals ansprechenden Diskriminator die Maxima bzw. Minima des nicht phasenverschobenen Signals anzuzeigen, ist an sich bekannt (DD-PS 1 01 252).

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht ferner dar-

in. daß der Integrator und der Doppelweg-Gleichrichter so ausgeführt sind, daß die Minima dieser gleichgerichteten Spannung im Punkt der maximalen Schwingkreis-Spannung liegen, und daß der nachgeschaltete einstellbare Komparator eine sowohl von der Höhe einer Vergleichsspannung als auch von der Höhe der Schwingkreisspannung abhängige Stromflußwinkeländerung bewirkt. Aufgrund dieser Weiterbildung kommt der Stromimpuls zeitlich genau in die Mitte einer Halbwelle der Schwingkreisspannung zu liegen, und der Stromflußwinkel wird zum einen bestimmt durch die Höhe der Vergleichsspannung und zum anderen durch die Höhe der Schwingkreisspannung, womit sowohl ein Steuereffekt als auch ein Regeleffekt erzielt wird.

Die phasenmäßige Zuordnung einer erzeugten Rechteckspannung mittig zu einer sinusförmigen HaIbwellenspannung, die aus einer gleichgerichteten, sinusförmigen Spannung gewonnen worden ist mittels eines ivüiTipäräiürä isi an SiCu bekannt (Dc-OS 24 14 851).

Das Ausgangssignal des fest eingestellten Komparators und das Ausgangssignal des einstellbaren Komparators werden vorzugsweise mittels eines UND-Gatters miteinander verknüpft, das ein Ausgangssignal liefert, wenn außer den beiden vorgenannten Ausgangssignalen an einen dritten Eingang des UND-Gatters ein weiteres Signal anliegt. Dieses an den dritten Eingang angeschlossene Signal ist vorhanden, wenn sich der Wechselstromgenerator im Betrieb befindet, und es kann zur Stillsetzung des Generators unterbrochen werden.

Das Anschwingen des Generators wird vorzugsweise mittels eines mit einem ODER-Gatter zusammenwirkenden Startirnpulsgebers herbeigeführt

Bei dem vorstehend geschilderten Wechselstromgenerator ist also der Stromflußwinkel durch Änderung der variablen Vergleichsspannung von außen beeinflußbar, und er beeinflußt sich selbst, da mit einer kleiner werdenden Schwingkreisspannung bsisⁿie!sweiss infolge größerer Schwingkreisbelastung automatisch eine Vergrößerung des Stromflußwinkels verbunden ist und dem Schwingkreis mehr Energie zugeführt wird, woraus sich ein stabilisierender Effekt ergibt

De' erfindungsgemäße Wechselstromgenerator wird durch einen einmaligen Impuls mittels des Startimpulsgebers zu einem weichen Anschwingen ohne Stromspitzen veranlaßt. Während des Startvorgargs hat der Stromflußwinkel eine Größe von fast 180°, und er reduziert sich erst dann, wenn die wachsende Halbwellenspannung am Schwingkreis eine vorgegebene Beziehung zu der variablen Vergleichsspannung am einstellbaren Komparator überschreitet, wobei sich dann ein Gleichgewichtszustand einstellt zwischen der abgegebenen Leistung am Schwingkreis und derjenigen zugeführten Leistung, die durch die Stromgröße und durch den Stromflußwinkel bestimmt wird Infolge der Induktivität in Verbindung mit der zugeordneten Freilauf-Diode ist der Stromfluß im ersten Moment nicht übermäßig groß, sondern er fängt im Gegenteil bei Null an und steigt nach einer e-Funktion an. Die weiter folgenden Stromimpuise vergrößern sich treppenförmig, wobei die Hüllkurve einer e-Funktion folgt so

Zusammenfassend ist also festzustellen:

!. Bei dem erfindungsgemäßen Wechselstromgenerator wird der Parallel-Schwingkreis ähnlich angeregt wie bei einem konventionellen RöhreD-Generator, wobei jedoch die Anodenverlustleistung in Fortfall kommt

2. Das Rückkopplungssystem bietet die Möglichkeit die Schwingkreisspannung und die damit verbundene Ausgangsleistung ohne zusätzlichen Leistungsverlust einzustellen und die einmal eingestellte Wechselspannung am Schwingkreis unabhängig von der Belastung zu stabilisieren, und 3. die Kombination von 1. und 2. führt zu einem problemlosen weichen überstromlosen Start des Generators.

Die Leistungsabgabe kann über das Leistungsschaltvermögen einer einzelnen Schalteinheit hinaus gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auf einfache Weise dadurch vergrößert werden, daß mehrere Halbleiter-Schaltelemente mit Induktivität und Freilauf-Diode im Parallelbetrieb auf einen gemeinsamen Schwingkreis arbeiten. Ferner ist es nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung möglich, den Wechselstromgenerator für einen Betrieb mit beiden Halbwellen auszulegen, und zwar dadurch, daß er für die zweite Haibweiie der Schwingkreisspannung noch einmal die gleichen Schaltungselemente in gleicher Zusammenschaltung aufweist, die für die erste Halbwelle vorgesehen sind.

Wenn es gewünscht wird, daß der Schwingkreis maximal mit der Spannung der Gleichspannungsquelle betrieben wird, so ist dies nach einer die Erfindung weiterbildenden Maßnahme durch einen Indikator zum Feststellen der Einsattelung des dem Schwingkreis zugeführten Sviomimpulses möglich, der die Vergleichsspannung am einstellbaren Komparator so beeinflußt, daß ein Regelkreis entsteht.

In der Zeichnung ist ein Ausführangsbeispiel des erfindungsgemäßen Generators dargestellt In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 das Schaltbild des Generators und

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf einiger Spannungen und Ströme an verschiedenen Punkten der Generatorschaltune παλΚ C t

!g. 1.

Der Generator nach F i g. 1 weist einen Parallel-Schwingkreis 2 auf, zu dem die Leistungsspule gehört, welche auf die Belastung wirkt die sich als Parallelwiderstand (gestrichelt eingezeichnet) zum Parallel-Schwingkreis darstellt Der Parallel-Schwingkreis 2 ist über eine Leistungs-Schalteinheit 1 an eine der Energieversorgung dienende Gleichspannungsquelle angeschlossen. Es sei angenommen, daß die Spannung dieser Spannungsquelle 200 V beträgt

An die mit der Schalteinheit 1 verbundene Klemme des Parallel-Schwingkreises 2 ist ein fest eingestellter Komparator 3 angeschlossen, der ein Ausgangssignal B liefert, wenn die an seinem Eingang anliegende Schwingkreisspannung A negativ und ihre Amplitude größer als beispielsweise —5 V ist Im eingeschwungenen Zustand, wenn die Amplitude der Schwingkreisspannung 200 V beträgt liefert dieser Komparator während jeder negativen Halbwelle ein praktisch 180° langes Ausgangssignal, durch welches die Leistungsschalteinheit 1 in der nachstehend beschriebenen Weise über eine Treiberstufe 31 angesteuert und der Schwingkreis 2 phasenrichtig mit Strom beaufschlagt wird

An die vorgenannte Klemme des Parallelschwingkreises 2 ist des weiteren ein Integrator 5 angeschlossen, der eine gegenüber der Schwingkreisspannung A um 90° verschobene Wechselspannung abgibt, die durch einen ihm nachgeschalteten Doppelweg-Gleichrichter 6 in eine pulsierende, aus Sinushalbbögen bestehende Gleichspannung C verwandelt wird Diese Halbwellenspannung C und eine variabel einstellbare Gleichspannung 8 werden einem Komparator 7 zugeführt, der ein

Ausgangssignal D liefert, wenn die Vergleichsspannung 8 größer als die Amplitude der Halbwellenspannung C ist. Ist die Vergleichsspannung beispielsweise halb so groß wie die Amplitude der Halbwellenspannung C so beträgt der Phasenwinkel des Ausgangssignals D 60°. Wird bei konstanter Halbwellenspannung die Vergleichsspannung abgesenkt, so verkleinert sich der Strorr>,^f.'ußwinkel des Ausgangssignals D, während eine Erhöhur.-g der Vergleichsspannung zu einer Vergrößerung des Stromflußwinkels führt. Der letztere erreicht 180", wenn die Vergleichsspannung schließjich genauso groß ist wie die Amplitude der Halbwellenspannung. Umgekehrte Verhältnisse ergeben sich bei konstanter Vergleichsspannung und veränderlicher Halbwellenspannung.

Das mit der vorstehend erläuterten Anordnung am Ausgang des Komparator 7 erzeugte Steuersignal D liegt symmetrisch zur Spannungsspitze der Schwingkreisspannung A, und sein Stromflußwinkel wird sowohl durch die Höhe der Vergleichsspannung 8 als auch durch die Größe der Schwingkreisspannung A beeinflußt.

Die Ausgangsspannungen B und D der beiden Komparatoren 3 und 7 und eine abschaltbare Gleichspannung 9 beaufschlagen ein Steuergatter 10. das eine UND-Funktion hat. Bei kleinen Schwingkreisspannungen A beträgt der Stromflußwinkel des Signals E am Ausgang des Steuergatters 10 180°, weil dieses Signal bei kleiner Schwingkreisspannung vom Komparator 3 geliefert wird, während der Komparator 7 ein Dauersignal bgibt. Sobald sich die Schwingkreisspannung A aber so weit vergrößert, daß die von ihr abgeleitete Halbwellenspannung Cüberdie eingestellte Vergleichsspannung 8 ansteigt, nimmt der Stromflußwinkel des Signals £am Ausgang des Steuergatters 10 auf Werte, die entsprechend kleiner sind als 180°, ab.

Mit dem Signal /fwird eine Treiberstufe 11 angesteuert, die die Leistungsschalteinheit 1 beaufschlagt, so daß der Stromflußwinkel der letzteren mit demjenigen am Ausgang des Steuergatters 10 identisch ist Dabei verhindert eine Seriendiode in der Leistungsschalteinheit 1 einen inversen Betrieb des Leistungstransistors der Leistungsschalteinheit dann, wenn die Schwingkreisspannung A größer als die Versorgungsspannung wird.

In Abhängigkeit von der Höhe der Vergleichsspannung 8 stellt sich aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnung eine bestimmte Amplitude der Schwingkreisspannung A ein, wobei ein spannungsstabilisierender Erfekt vorhanden ist, da — wie oben angegeben — eine größer werdende Schwingkreisspannung einen kleiner werdenden Stromflußwinkel zur Folge hat, so daß weniger Energie in den Schwingkreis geliefert wird, und umgekehrt bei fallender Schwingkreisspannung A (ζ. Β. infolge stärkerer Belastung des Schwingkreises) der Stromflußwinkel vergrößert wird.

Die Abschaltung des Generators erfolgt dadurch, daß die das Steuergatter 10 beaufschlagende Gleichspannung mittels des Schalters 9 unterbrochen wird. Dies hat zur Folge, daß das Steuergatter 10 kein Signal mehr abgibt und der Generator aufhört zu schwingen.

Zum Einschalten des Generators wird durch Betätigen eines Schalters an einem Impulsgeber mit Starter 4 ein einmaliger Impuls erzeugt Dieser einmalige Impuls hat ungefähr die zeitliche Länge einer Halbwelle der Schwingkreisspannung A und öffnet für diese Zeit den Komparator 3, der über das Steuergatter 10 und über die Treiberstufe 11 den Leistungstransistor der Leistungsschalteinheit 1 in den eingeschalteten Zustand bringt, so daß der Schwingkreis 2 über die in der Leistungsschalteinheit 1 vorgesehene Drossel an die Versorgungsspannung kurzzeitig angeschaltet ist. Die Induktivität dieser Drosselspule ist relativ groß, so daß sich ein sägezahnförmiger Stromimpuls ergibt, der den Schwingkreis anregt. Dieser erste der Stromimpulse F muß so stark sein, daß er den Schwingkreis auf eine so große Spannung (z. B. mehr als —10 V) anregt, daß in der übernächsten Halbwelle die Schwingkreisspannung noch größer als —5 V ist, damit der Komparator 3, der gemäß obiger Annahme auf — 5 V eingestellt ist, ansprechen kann. Ist diese Bedingung erfüllt, so wird in der dritten Halbwelle dem Schwingkreis automatisch erneut Energie zugeführt, so daß seine Spannungsamplitude zunimmt. Dieser Vorgang wiederholt sich nunmehr nach jeder zweiten Halbschwingung der Schwingkreisspannung A, wobei sich durch phasenreine Energiezufuhr die Amplitude der Schwingkreisspannung A immer weiter vergrößert. Mit diesem Amnlitudenziiwnohs nimmt auch die Halbwellenspannung Cam Ausgang des Doppelweggleichrichters 6 zu, und es kommt der Augenblick, bei dem die Amplitude der Halbwellenspannung Cgrößer als die eingestellte Vergleichsspannung 8 ist. Bei weiterem Zuwachs der Schwingkreisspannung A verkleinert sich wegen des nunmehr auf Werte von weniger als 180° zurückgehenden Stromflußwinkels der Spannung D und der entsprechenden Abnahme der Stromflußwinkel der Ausgangsspannungen der dem Komparator 7 nachgeschalteten Schaltungseinheiten der Stromflußwinkel der Stromimpulse F, so daß dem Schwingkreis pro negative Halbwelle weniger Energie zugeführt wird und sich seine Spannung A nicht weiter vergrößern kann, da ein Gleichgewichtszustand eingetreten ist.

Die zur Drossel in der Leistungseinheit 1 parallel geschaltete Diode dient nicht nur in bekannter Weise dazu, Induktionsspannungsspitzen beim Ausschalten des Transistors zu verhindern, sondern sie ermöglicht darüber hinaus im Zusammenwirken mit der Drossel überhaupt erst einen Schaltbetrieb, bei dem die Stromimpulse F während der negativen Halbwelle der Schwingkreisspannung A rechteckige Form besitzen.

Beim Startvorgang durch den Impulsgeber 4 steigt im Verlaufe des ersten Stromimpulses der Strom F von Null beginnend aufgrund der relativ hohen Induktivität praktisch geradlinig bis auf beispielsweise 1 A an. Während der positiven Halbwelle der Schwingkreisspannung A ist der Leistungstransistor der Leistungsschalteinheit 1 gesperrt, und die parallel zur Drossel liegende Diode übernimmt deren Strom, der langsam abklingt Er soll beispielsweise kurz vor dem Wiedereinschalten des Transistors 03 A betragen. Somit beginnt der zweite Stromfluß nicht wie der erste bei Null sondern bereits bei 0,9 A. Er würde ähnlich wie der erste Stromfluß um 1 A ansteigen, so daß am Ende des zweiten Stromimpulses ein Wert von 1,9A vorhanden ist Dieser zweite Stromimpuls ist bereits energiereicher, so daß sich der Einschwingvorgang beschleunigt Dieses Spiel wiederholt sich bis zum Erreichen des Endstromimpulswertes im eingeschwungenen Zustand. Die Anschwingkurve besteht also aus ansteigenden Rechteckimpulsen, wobei die Hüllkurve angenähert von einer e-Funktion dargestellt wird. Damit wird durch diese Anordnung der Anschwingvorgang wesentlich stärker beschleunigt, als wenn dem Schwingkreis nur konstante Stromimpulse zugeführt würden, so daß schon nach wenigen Schwingungen der Endzustand erreicht und aufgrund des selbststabilisierenden Effekts ein Oberschwingen nicht

gegeben ist

Der vorstehend beschriebene Generator, der auch als statischer Umrichter bezeichnet werden kann, läßt sich also problemlos starten und anschwingen, wobei durch Verstellen der Vergleichsspannung 8 die Schwingkreis- s spannung A und, damit verbunden, die Ausgangsleistung leicht einstellbar sind und sich ein spannungsstabilisierender Effekt ergibt Darüber hinaus ist es ersichtlich auch möglich, nicht nur die Belastung, sondern auch Blindwiderstande während des Betriebes zuzuschalten und! abzuschalten, ohne daß der Generator aus dem Tritt fällt.

Die Seriendiode in der Leistungsschalteinheit 1 verhindert nicht nur einen inversen Betrieb des Leistungstransistors, wenn die Amplitude der Schwingkreisspan- numg A größer als die Versorgungsspannung von 200 V wird, sondern sie verhindert auch ein Rückfließen der Schwingkreisleistung in das Versorgungsnetz. Bei diesem »überspannten« Zustand tritt eine Einsattelung in der Mitte des Stromimpulses F auf, der die zugeführte Leimung entsprechend automatisch reduziert Diese Einsattelung kann beispielsweise dafür verwendet werden, die Amplitude der Schwingkreisspannung A auf den Wert der Speisespannung relativ genau einzuregeln, da sie bereits bei einer sehr geringen Überschrei- tung der Versorgungsspannung durch die Wechselspannungsspitze auftritt

Anstelle des Leistungstransistors in der Leistungsschiilteinheit 1 können auch ein abschaltbarer Thyristor oder eine abschaltbare Thyristoreinheit Verwendung finden. Ebenso ist der Einsatz von Leistungsröhren möglich.

Mit einer zweiten Schalteinheit und einer weiteren, umgekehrt gepolten Spannungsquelle ist ein Gegentakt.-Betrieb möglich. Es können auch zur Leistungsver- gröl&erung leicht mehrere Leistungsschalteinheiten 1 parallel geschaltet auf einen einzigen Schwingkreis zur Wirkung gebracht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

45

50

U

60

65

Claims (7)

1 2 größerung auf einen gemeinsamen Schwingkreis (2) Patentansprüche: arbeiten. 8. Wechselstromgenerator nach einem der An-

1. Selbsterregter statischer Wechselstromgenera- Sprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Indikator mit Parallelschwingkreis zur Lieferung von 5 tor zum Feststellen der Einsattelung des dem Wechselstromleistung insbesondere höherer Fre- Schwingkreis (2) zugeführten Stromimpulses, der die quenzen aus einer Gleichspannungsquelle an eine an Vergleichsspannung (S) am einstellbaren Komparaden Schwingkreis angeschlossene oder angekoppel- tor (7, 8) so beeinflußt, daß ein Regelkreis entsteht, te Last, wobei ein zwischen die Gleichspannungs- der die Schwingkreisspannung auf die Spannrag der quelle und den Schwingkreis eingeschaltetes elek- io Gleichspannungsquelle begrenzt

ironisches Schaltelement ein an- und abschaltbarer

Halbleiter ist, und wobei zu dem Halbleiter-Schalt-

element eine Induktivität in Serie geschaltet ist, d a -durch gekennzeichnet, daß die verhältnismäßig große Induktivität (ta) zusammen mit einer 15 Die Erfindung bezieht sich auf einen selbsterregten ihr parallel geschalteten Diode (ib) den unter der statischen Wechselstromgenerator mit Parallelschwing-Steuerung durch das Halbleiter-Schaltelement (1) kreis zur Lieferung von Wechselstromleistung insbeentstehenden, dem Schwingkreis (2) zugeführten sondere höherer Frequenz aus einer Gleichspannungs-Stromimpulsen Rechteckform aufzwingt, und daß quelle an eine an den Schwingkreis angeschlossene oder der Stromflußwinkel dieser rechteckförmigen 20 angekoppelte Last, wobei ein zwischen die Gleich-Stromimpuis^mittels einer Rückkopplungs- und Re- stromquelle und den Schwingkreis eingeschaltetes elekgeleinheit (3,5,6,7,8,10) von kleineren Winkelwer- tronisches Schaltelement ein an- und abschaltbarer ten beliebig bis zur Größe von 180° regelbar ist Halbleiter ist, und wobei zu dem Halterleiter-Schaltele-

2. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, da- ment eine Induktivität in Serie geschaltet ist

durch gekennzeichnet, daß die rechteckförmigen 25 Wechselstromgeneratoren der vorstehenden Gat-

Stromimpulse über eine weitere, in Serie liegende tung finden beispielsweise als Energieerzeuger in Gerä-

Diode (ic), die einen inversen Bitrieb des elektroni- ten zur induktiven Erhitzung Verwendung. Ein weiterer,

sehen Halbleiter-Schaltelementes (1) verhindert, an als Beispiel zu nennender Verwendungszweck ist die

den Schwingkreis (2) abgegeben werden. Erzeugung von Wechselströmen, deren Frequenz höher

3. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1 oder 30 liegt als die Netzfrequenz, wobei die Gleichspannungs-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungs- quelle aus dem Netz abgeleitet wird und diese somit als und Regeleinluiit zwei Pfade aufweist, von denen der primäre Energiequelle dient

eine aus einem fest eingestellter. Komparator (3), der Bei einem bekannten Wechselstromgenerator der

im schwingenden Zustand, immer ein Signal mit ei- eingangs genannten Art (FR-PS 22 39 808), der als

nem Stromflußwinkel von ISO" \i fert, und der ande- 35 Stromquelle für Leuchtstofflampen dient, wird aus der

re, aus einem Integrator bzw. Phasenschieber (5) mit speisenden Gleichspannung eine sinusförmige Wechsel-

Doppelweg-Gieichrichter (6) und einem einsteiiba- spannung gewonnen, die ungeregelt der Leuchtstoff-

ren Komparator (7,8), der ein phasenverschiebbares lampe zugeführt wird.

Signal liefert, besteht Gegenüber Generatoren mit Vakuumröhren als elek-

4. Wechselstromgenerator nach Anspruch 3, da- 40 tronisches Schaltelement zeichnen sich Generatoren durch gekennzeichnet, daß der Integrator (5) und nach dem Gattungsbegriff, bei den<?n ein Halbleiterder Doppelweg-Gleichrichter (6) so ausgeführt sind, Schaltelement Verwendung findet, durch den geringedaß die Minima dieser gleichgerichteten Spannung ren Aufwand, der für eine bestimmte erzielbare Leiim Punkt der maximalen Schwingkreisspannung lie- stung getrieben werden muß, sowie die Möglichkeit, gen und daß der nachgeschaltete einstellbare Korn- 45 auch sehr hohe Ströme noch relativ einfach erzielen zu parator (7, 8) eine sowohl von der Höhe einer Ver- können, aus. Sie werfen aber auch im Stande der Techgleichsspannung (8) ais auch von der Höhe der nik noch nicht zufriedenstellend gelöste Probleme auf, Schwingkreisspannung abhängige Stromflußwinkel- die nachstehend näher besprochen werden, änderung bewirkt. Bei einem im B- od:r C-Betrieb arbeitenden Röhren-

5. Wechselstromgenerator nach Anspruch 3 oder 50 generator hat die Röhre die Funktion eines variablen 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal Widerstandes, der dem Schwingkreis von der Gleich-(B) des fest eingestellten Komparator (3) und das Spannungsquelle her sinusförmige Stromkuppen liefert, Ausgangssignal (D) des einstellbaren Komparators wo Dei die Verlustleistung in der Röhre selbst durch die (7, 8) mittels eines UND-Gatters (10) miteinander Summe aller Produkte aus den Momentanwerten von verknüpft sind, das ein Ausgangssignal liefert, wenn 55 Strom und Spannung gegeben ist. Wird nun, wie dies bei und solange die beiden vorgenannten Ausgangssi- den bekannten Generatoren nach dem Gattungsbegriff Ijnale (B und D) eingangsseitig bei Anwesenheit ei- der Fall ist, die Röhre durch ein Halbleiter-Schaltelenes weiteren, an einen dritten Eingang des UND- ment, ζ. Β. einen Schalttransistor, einen abschaltbaren Gatters (10) angeschlossenen Signals (9) anliegen. Thyristor oder eine abschaltbare Thyristor-Kombina-

6. Wechselstromgenerator nach einem der An- 60 tion ersetzt, so können anstelle des sinusförmigen Versprüehe 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit laufs nur zwei definierte Schaltzustände, nämlich »Ein« einem ODER-Gatter (3b) zusammenwirkender und »Aus« auftreten. Es sei angenommen, daß beim Startimpulsgeber (4) zum Anschwingen des Genera- Einsatz solch eines Schaltelementes der »Ein«-Zustand tors vorgesehen ist. sich über die Hälfte oder auch etwas weniger als die

7. Wechselstromgenerator nach einem der vorher- 65 Hälfte einer Wechselstromperiode erstreckt, d.h. der gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Stromflußwinkel fast 180° beträgt. In diesem Falle wämehrere Halbleiter-Schaltelemente (1) mit Indukti- ren die Stromimpulse durch sehr hohe Stromspitzenvität (\a) und Parallel-Diode (16,) zur Leistungsver- werte am Anfang und am Ende einer Stromflußphase