DE2847802A1

DE2847802A1 - Potentialfreie ansteuerung der transistoren eines transistorwechselrichters

Info

Publication number: DE2847802A1
Application number: DE19782847802
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Grad Krumm
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-11-01
Filing date: 1978-11-01
Publication date: 1980-05-14

Description

Potential freie Ansteuerung der Transistoren eines
Transistorwechselrichters Die Erfindung bezieht sich auf die Ansteucrung der Transistoren eines Transistorwechselrichters entsprechend dem Gattungsbegrlff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Ansteuerung ist durch die Wissenschaftlichen Berichte REG-TelefLnten 50 (1977), eft 1/2, Seiten 46/47 bekannt.
Die Transistoren im Einsatz beim Wechselrichter sind vornehmlich Leistungstransistoren, die nicht als lineare Verstärker, sondern als Schalter betrieben werden. Die Potentialtrennung zwischen Starkstrom- und Steuerstrorkreis mittels des Übertrager ist zwar vorteilhaft, wil sich neben der Steuerinformation auch die Steuerleistung über den Übertrager übertragen läßt, doch lassen sich die Transistoren wegen der Verzögerungszeit im Übertrager nicht gcwünschtermaßen schnell ein- und abschalten, so daß im Transistor unnötige Verluste entstehen. Auch ist für den eingeschalteten Zustand des Transistors die Übertragung eines Dauerimpulses nötig. Da dieses ohne weiteres mittels eines Übertragers nicht möglich ist, sind die Zeiten der Ein- und Abschaltzustände und die Wahl des Ausschaltzeitpunktes vom Prinzip her beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine potentialfreie Ansteuerung der Transistoren eines Transistorwechselrichters anzugeben, mit der der Ein- und Abschaltvorgang der Transistoren beschleunigt wird und bei der Zeitpunkt und Zeitdauer des Ein-und Abschaltzustands der Transistoren unbeschränkt wählbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die eingangs angegebene Ansteuerung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Infolge der zwei zeitlich überlappt angesteuerten Übertrager, die sekundärseitig vorzugsweise über Dioden parallel arbeiten, wird für den eingeschalteten Zustand des Transistors ein lückenloser Dauerimpuls bereitgestellt, wodurch die Verzögerungszeit des Übertragers (und der Diode) überdeckt wird.
Die gleichzeitige Ansteuerung der beiden Übertrager für die Dauer des Einschaltvorganges ergibt eine doppelte Steuerleistung für diese Zeit, so daß der Einschaltvorgang beschleunigt wird. Durch den dritten Übertrager wird beim Abschalten des Transistors dessen Basis ladung ausgeräumt und somit der Abschaltvorgang beschleunigt.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist für alle Übertrager die Steuerleistung durch eine gemeinsame Quelle bereitgestellt, so daß der Aufwand für die Speisung gering ist.
Damit auch bei Schaltvorgängen mit steilen Spannungsanstiegen die nichtanzusteuerden Transistoren des Wechselrichters (z.B.
bei einer Brückenschaltung) tatsächlich gesperrt bleiben, ist in weiterer Ausbildung der Ansteuerung während der Abgabe eines Startsignals auf die ersten beiden Übertrager eines anzusteuernden Transistors für die nicht anzusteuernden Transistoren des Transistorwechselrichters über deren dritte Übertrager ein Ausräumimpuls bereitgestellt.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 das Prinzipschaltbild der Ansteuerung eines Transistorwechselrichters und Fig. 2a bis 2h die einander zugeordneten zeitlichen Verläufe der Impulsspannung an den Ubertragern und des Basis stromes an den Transistoren.
In Fig. 1 sind zwei Transistoren Pl und P2 eines Transistorwechselrichters angeschloss-en, die mit ihrem Kollektor bzw.
Emitter an eine Gleichspannungsquelle + bzw. - und mit dem Emitter bzw. Kollektor an einen gemeinsamen Abgriff A angeschlossen sind. Der Basis-Emitterstrecke des Transistors Pl kann über zwei Dioden Dl und D2 von zwei Übertragern l und 2 parallel von zwei Steuerspannungen U1 und U2 (die gleichzeitig die Steuerinformation beinhalten) beaufschlagt werden. Ferner ist ein mit einer Steuerspannung U3 gespeister dritter Übertrager 3 vorgesehen, der umgekehrt gepolt mit einer dritten Diode D3 und einer ihr entgegen geschalteten Z-Diode Z3 ebenfalls an die Basis-Emitterstrecke des Transistors Pl angeschlossen ist.
In analoger Weise sind zwei weitere, mit Steuerspannungen U4 und U5 beaufschlagte Übertrager 4 und 5 über zwei weitere Dioden D4 und D5 parallel an die Basis-Emitterstrecke des Transistors P2 angeschlossen. Ebenfalls ist ein weiterer dritter mit einer Steuerspannung U6 beaufschlagter Übertrager 6 mit in umgekehrt wie die beiden Dioden D4 und D5 gepolter Diode D6 und ihr entgegengeschalteter Z-Diode Z6 an die Basis-Emitterstrecke des Transistors P2 geschaltet.
In den Figuren 2a bis 2c sowie den Figuren 2e bis'2g sind die einander zugeordneten zeitlichen Verläufe der Steuerspannungen U1 bis U3 und U4 bis U6 der Übertrager 1 bis 6 aufgezeigt. Es ist ersichtlich, daß die beiden Transistoren Pl und P2 unmittelbar aufeinander folgend angesteuert werden. Während der Startphase tl werden wechselweise jeweils beide Übertrager 1 und 2 oder 4 und 5 gleichzeitig mit ihrem Steuerspannungsimpuls gespeist. Damit steht jeweils die doppelte Steuerleistung zum schnellen Einschalten der Transistoren Pl bzw. P2 bereit, wie man aus dem Verlauf des Basis stromes iBl für den Transistor Pl bzw. iB2 für den Transistor P2 gemäß den Figuren 2d bzw. 2h erkennt, während danach zunächst für den eingeschalteten Zustand die einfache Steuerleistung (entspr. dem halben Stromwert von iBl bzw. iB2) übertragen wird. Um durch einen Dauerimpuls einen zeitlich beliebig langen Einschaltzustand für den jeweiligen Transistor Pl bzw. P2 zu erhalten, werden die Steuerspannungsimpulse entsprechend dem zeitlichen Verlauf von U1 und U2 bzw. U4 und U5 während einer Überlappungsphase t2 zeitlich überlappt auf die Übertrager 1 und 2 bzw. 4 und 5 gegeben.
Während der Ausräumphase t3 liegt lediglich Spannung am jeweiligen dritten Übertrager 3 oder 6, so daß ein negativer Ausräumstrom iBl bzw. iB2 fließt.
Um z.B. den nicht einzuschaltenden Transistor P2 während der Einschaltphase t für den Transistor Pl auch bei steilem Spannungsanstieg gesperrt zu halten, wird gleichzeitig mit den beiden Impulsen auf die Übertrager 1 und 2 ein Ausräumimpuls auf den Übertrager U6 gegeben. Beim Einschalten des Transistors P2 über die Übertrager 4 und 5 wird in gleicher Weise der Übertrager 3 mit einem Ausräumimpuls für den Transistor Pl beaufschlagt.
Infolge der Z-Dioden Z3 und Z6 wird ein Kurzschluß über die Übertrager 3 bzw. 6 während des Betriebes der Übertrager l und 2 bzw. 4 und 5 verhindert.

Claims

Patentansprüche 1. Ansteuerung der Transistoren eines Transistorwechselrichters mittels Übertrager, über die die Steuerleistung und -information gemeinsam auf die Steueranschlüsse des jeweiligen Transistors übertragen werden, qekennzeichnet durch zwei abwechselnd überlappt angesteuerte, sekundärseitig parallelgeschaltete Übertrager (1, 2 bzw. 4, 5) je Transistor (P1 bzw. P2) für den eingeschalteten Zustand, wobei zum Start beide Übertrager (1, 2 bzw. 4, 5) zunächst gleichzeitig angesteuert sind, und durch einen dritten, über eine Z-Diode (Z3 bzw. Z6) während des eingeschalteten Zustandes des jeweiligen Transistors (P1 bzw. P2) abgetrennten Übertrager (3 bzw. 6) der als einziger wahrend der Ausräumphase des jeweiligen Transistors (P1 bzw. P2) angesteuert ist.
2. Ansteuerung nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß für alle vibertrager (1 bis 6) die Steuerleistung durch eine gemeinsame Quelle bereitgestellt ist.
3. Ansteuerunq nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dan während der Abgabe eines Startsignals auf die ersten beiden übertrager (1, 2 bzw. 4, 5) eines anzusteuernden Transistors (P1 bzw. P2) für die nicht anzusteuernden Transistoren (P2 bzw. Pl) des Trar.sistorwechselrichters über deren dritte Übertrager (3 bzw. 6) ein Ausräumimpuls bereitgestellt ist.