DE2658529C2 - Schaltungsanordnung zur Symmetrierung der Ausgangshalbwellen eines fremdgesteuerten Transistor-Gegentakt-Wechselrichters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Symmetrierung der Ausgangshalbwellen eines &o fremdgesteuerten Transistor-Gegentakt- Wechselrichters in Mittelpunktschaltung mit einem Leistungsübertrager und mit Schaltmitteln zur Erzeugung je einer den Lastströmen der Schalttransistoren proportionalen Meßspannung und mit einem Differenzverstärker zur t>5 Verstärkung der Meßspannungsdifferenz und zur Steuerung einer Halbleiter-Steuerschaltung, wobei die Mittelwerte der Kollektorströme in den Schalttransistoren in Abhängigkeit von der in dem Differenzverstärker verstärkten Meßspannungsdifferenz auf einen gleichen Wert geregelt werdea

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits bekannt (DE-OS 23 41 420). Bei Gegentakt-Wechselrichtern in Mittelpunktschaltung führen Unsymmetriei:· in der Ansteuerung und bei den Eigenschaften der Wechselrichter-Transistoren zu großen Magnetisierungsströmen im Ausgangstransformator und damit zu Unsymmetrien der beiden Ströme in den Wechselrichter-Transistoren. Die Transistoren werden dadurch thermisch stark belastet Schaltungsanordnungen der vorgenannten Art weisen daher eine Meßschaltung zur Erfassung von Unsymmetrien und Schaltmitteln zur zusätzlichen Beeinflussung der Durchlaß- bzw. Sperrzeiten der Schalttransistoren auf. In der vorgenannten bekannten Symmetrierschaltung wird die verstärkte Meßspannungsdifferenz zur Erzeugung breitenmodulierter Steuerimpulse für die Schalttransistoren verwendet Dazu wird eine symmetrische periodische Dreieckspannung, der die verstärkte Meßspannungsdifferenz für die Symmetrieabweichung überlagert ist, mit zwei Schwellwertspannungen verglichen. Diese Symmetrieregelung erfordert einen großen Schaltungsaufwand, der insbesondere für Wechselrichter kleiner Leistung nicht gerechtfertigt ist

Es ist eine weitere Schaltungsanordnung zur Symmetrierung der Ausgangshalbwellen eines Transistor-Gegentakt-Wechselrichters in Mittelpunktschaltung bekannt (DE-PS 22 64 178), bei der jedoch im Gegensatz zu der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art der Wechselrichter selbsterregt ist und die verstärkte Meßspannungsdifferenz keine Halbleiter-Steuerschaltung, sondern einen Sättigungssteuerübertrager eines selbsterregten Gegentakt-Wechselrichters steuert. Die in dem Differenzverstärker gewonnene Steuergröße wird an eine zusätzliche, symmetrisch ausgebildete Wicklung des Steuerübertragers geführt und dadurch die Sättigung so beeinflußt, daß sich durch Änderung der Schaltzeiten der Transistoren eine Symmetrierung der Kollektorströme einstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art für einen fremdgesteuerten Wechselrichter anzugeben, die mit verhältnismäßig geringem Schaltungsaufwand und ohne Sättigungs-Steuerübertrager eine gute Symmetrierwirkung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Halbleiter-Steuerschaltung mindestens einen steuerbaren Nebenschluß zu der Basis-Emitterstrecke eines der beiden Schalttransistoren bildet.

Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht es mit geringem Aufwand die Steuerströme der Wcchselrichtertransistoren, die Einschaltzeit der Transistoren und ihre Kollektor-Emitterspannung so zu steuern, daß die Magnetisierungsströme im Ausgang des Transformators einen nahezu symmetrischen Verlauf aufweisen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Halbleiter-Steuerschaltung aus je einem pnp- und npn-Transistor aufgebaut, deren Basiselektroden gemeinsam an den Ausgang des Differenzverstärkers angeschlossen sind, und es sind der Emitter des pnp- sowie der Kollektor des npn-Transistors mit der Basis je eines Schalttransistors und die gemeinsame Verbindung von Kollektor und Emitter der beiden Transistoren der Steuerschaltung mit dem Punkt, der durch Verbindung der Emitter der beiden Schalttransistoren über Schaltmittel zur Erzeugung einer Meßspan-

nung gebildet wird, verbunden.

Werden dabei die ausgangsseitigen Anschlüsse der rialbleiter-Steuerschaltung jeweils mit dem Abgriff eines zwischen jedem Basisanschluß der Schalttransistoren und einer Steuerspannungsquelle angeordneten ohmschen Spannungsteilers verbunden und jeweils das hasisseitige Ende des Spannungsteilers über je eine Diode gleicher Polung an die Basis und an den Kollektor des Schalttransistors angeschlossen, dann ist die Kollektor-Emitterspannung der Schalttransistoren auf die Dioden-Durchlaßspannung begrenzt, so daß durch die Symmetrieregelung im wesentlichen nur die Einschaltzeiten der Schalttransistoren beeinflußt werden.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert

Beide Ausführungsbeispiele gehen von einem Transistorwechselrichter in Mittelpunktschaltung aus, bei denen die Basisströme der Schalttransistoran unmittelbar in ihrer Höhe durch eine Regelschaltung zur Symmetrierung beeinflußt werden. Die Wechselrichterschaltung besteht aus einem Leistungstransformator Tr mit einer mittenangezapften Primärwicklung I und einer Sekundärwicklung II, sowie aus zwei Schalttransistoren Ti, T2, deren Kollektor-Elektroden an die Wicklungsenden der Primärwicklung I angeschlossen sind. Die miteinander verbundenen Emitterelektroden bilden den Anschlußpunkt N für den negativen Pol der Versorgungsspannung U. Der Anschluß des positiven Pols der Versorgungsspannung U erfolgt an die Mittenanzapfung P der Primärwicklung I. Die Steuerströme /1 und /2 werden aus einem nicht dargestellten Taktgeber über Widerstände an die Basis der Schalttransistoren Ti und T2 geführt. Zur Erfassung der Unsymmetrie sind in die Emitterkreise der Transistoren Ti und T2 kleine 3^r> Widerstände R 5, R 6 eingefügt. Die Spannungen an den Punkten A und B gegen den Bezugspol N bilden die Emitterströme der Transistoren ab. Die Spannung Uab des Punktes A gegen den Punkt B ist in der F i g. 3 dargestellt. Bei Symmetrie der Wechselrichterströme ist der Mittelwert dieser Spannung Null. Dieser Zustand muß durch eine Symmetrieregelung aufrechterhalten werden. Dazu wird die Differenz der Meßspannungen an den Widerständen R 5 und R 6 nach Dämpfung des Wechselspannungsanteils in einem /?C-Filter Fin einem ■*"> Differenzverstärker V verstärkt. Die verstärkte Ausgangsspannung steuert eine Halbleiter-Steuerschaltung mit den Transistoren Ti, T4 mit denen der Steuerstrom der Wechselrichtertransistoren Π, Γ2 eingestellt werden kann. Der Ausgang des Differenzverstärkers V ist mit der Basis des Transistors T4 unmittelbar verbunden, während in die Basisleitung des Transistors Γ3 eine Zenerdiode Zeingeschaltet ist Der Emitter des Transistors T3 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände Ri und Λ 2 in der Basisleitung des Schalttransistors 7*1 und der Kollektor des npn-Transistors 74 an den Verbindungspunkt R 3 und R 4 in der Basisleitung des Schalttransistors TI angeschlossen. Der Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors 73 und des Emitters von Transistor 74 ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände RS und Ä6 im Emitterkreis der Schalttransistoren verbunden. Die Kollektor-Emitterstrecken der Transistoren 73 und 74 stellen somit steuerbare Nebenschlüsse zu den Steuerstrecken der Schalttransistoren Ti und T2 dar. Bei positiver Ausgangsspannung des Differenzverstärkers wird z. B. über den Transistor 74 der Strom ti im Widerstand Λ 3 an der Basis des Schalttransistors T2 verkleinert Dieser Schalttransistor schaltet dann langsamer ein und hat eine etwas höhere Durchlaßspannung. Danach gehen der mittlere Kollektor- und Emitterstrom im Sinne einer Symmetrierung zurück. Bei negativer Ausgansspannung wird der Transistor 73 durchlässig und verkleinert den Steuerstrom i\ im Basiswiderstand R 2 des Schalttransistors Tl. Bei Wechselrichtern für kleine Leistung und zum Ausregeln kleiner Unsymmetrien kann z. B. anstelle des Transistors T3 in der Halbleiter-Steuerschaltung auch ein Widerstand eingesetzt werden. Ebenso können bei großen Wechselrichtern die von den Emitterströmen abgeleiteten Meßspannungen über Stromwandler erfaßt werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 unterscheidet sich vom Wechselrichter nach Fig. 1 nur hinsichtlich der Ausgestaltung der Ansteuerung der Schalttransistoren Tl und T2. Die unveränderten Schaltungsteile sind daher in diesem Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. An das basisseitige Ende der Widerstände R 2 und R 3 ist je ein Diodenpaar Di, D2 und D3, D4 angeschlossen, von denen die Diode D1 mit der Basis und die Diode D 2 mit dem Kollektor des Schalttransistors Ti sowie die Dioden D 3 mit der Basis von D 4 mit dem Kollektor des Schalttransistors T2 verbunden sind. Die Dioden sind für den Basisstrom i\ bzw. ti in Durchlaßrichtung gepolt. Durch Verwendung dieser Dioden wird erreicht, daß der Spannungsabfall an der Kollektor-Emitterstrekke der beiden Schalttransistoren auf die Durchlaßspannung einer Diode begrenzt ist und daß dementsprechend eine von der Symmetrieregelung ausgehende Änderung des Basisstroms in den Schalttransistoren im wesentlichen nur noch eine Änderung der Schaltzeiten der Schalttransistoren bewirkt.

Hierzu 1 31att Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Symmetrierung der Ausgangshalbwellen eines fremdgesteuerten Transistor-Gegentakt-Wechselrichters in Mittelpunkt- schaltung mit einem Leistungsübertrager und mit Schaltmitteln zur Erzeugung je einer den Lastströmen der Schalttransistoren proportionalen Meßspannung und mit einem Differenzverstärker zur Verstärkung der Meßspannungsdifferer.z und zur ι ο Steuerung einer Halbleiter-Steuerschaltung, wobei die Mittelwerte der Kollektorströme in den Schalttransistoren in Abhängigkeit von der in dem Differenzverstärker Meßspannungsdifferenz auf einen gleichen Wert geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Steuerschaltung (T3, 74) mindestens einen steuerbaren Nebenschluß zu der Basis-Emitterstrecke eines der beiden Schalttransistoren (Ti oder 72) bildet

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Halbleiter-Steuerschaltung einen weiteren, gegenüber dem ersten steuerbaren Nebenschluß gegenläufig gesteuerten Nebenschluß zu der Basis-Emitterstrecke des anderen Schalttransistors (T2 oder Ti) bildet

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Steuerschaltung aus je einem pnp- und npn-Transistor (T3, T4) besteht, deren Basiselektroden gemeinsam an den Ausgang des Differenzverstärkers (V) angeschlos- -W sen sind, und daß der Emitter des pnp- (T3) sowie der Kollektor des npn-Transistors (T4) mit der Basis je eines Schalttransistors (Ti, T2) und die gemeinsame Verbindung von Kollektor und Emitter der beiden Transistoren (T3, 74) der Halbleiter- « Steuerschaltung mit dem Verbindungspunkt, der durch Verbindung der Emitter der beiden Schalttransistoren (T 1, 72) über Schaltmittel (R 5, R 6) zur Erzeugung einer Meßspannung gebildet wird, verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgangsseitigen Anschlüsse der Halbleiter-Steuerschaltung (73, 74) jeweils mit dem Abgriff eines zwischen jedem Basisanschluß der Schalttransistoren (Tl, 72) und einer Steuerspannungsquelle angeordneten ohmschen Spannungsteilers (Ri, R 2; R 3, R 4) verbunden sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß jeweils das basisseitige Ende w des Spannungsteilers (R i, R 2; R 3, R 4) über je eine Diode (Di, Dl; D3, D4) gleicher Polung mit der Basis und dem Kollektor des Schalttransistors (Ti, 72) verbunden ist (F i g. 2).