DE3011540C2 - Arrangement for an inverter externally controlled via a control and regulation part - Google Patents

Arrangement for an inverter externally controlled via a control and regulation part

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DE3011540C2 DE19803011540 DE3011540A DE3011540C2 DE 3011540 C2 DE3011540 C2 DE 3011540C2 DE 19803011540 DE19803011540 DE 19803011540 DE 3011540 A DE3011540 A DE 3011540A DE 3011540 C2 DE3011540 C2 DE 3011540C2
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Joachim Dipl.-Ing. Manchen
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
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    • H02M7/5383Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a self-oscillating arrangement
    • H02M7/53846Control circuits

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für einen über einen Steuer- und Regelteil fremdgeführten Wechselrichter, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.The invention relates to an arrangement for an externally guided via a control and regulating part Inverter as defined in more detail in the preamble of claim 1.

Für einen Gleichumrichter mit einem Transistor-W3chselrichter im Gegentakt ist es entsprechend dazu bekannt, mit abwechselnd ansteuerbaren Transistoren die Primärwicklung eines Wechselrichtertransformators in verschiedenem Richtungsinn an eine Betriebsgleichspannung zu legen, wobei von Sekundärwicklungen des Wechselrichtertransformators differente Wechselspannungen abgreifbar sind (z. B. DE-PS 12 44 281). Es wird dort ungeregelt gleichgerichtet und eine besondere Anlaßschaltung sorgt für ein Anschwingen des Wechselrichters. Bei einem Kurzschluß hört der Wechselrichter auf zu schwingen und es wird nach gewisser /oil aiiioniiiiisch neu gestarlet. Das bedeutet, daß bei einem Milchen Fehler ständig auf einen evtl. fortbestehenden Kurzschluß geschaltet wird, was zur ZerstörungIt is the same for a rectifier with a transistor inverter in push-pull mode known, with alternately controllable transistors, the primary winding of an inverter transformer to be connected to a DC operating voltage in different directions, with secondary windings of the inverter transformer, different AC voltages can be tapped (e.g. DE-PS 12 44 281). It is rectified there in an unregulated manner and a special starter circuit ensures that the Inverter. In the event of a short circuit, the inverter stops oscillating and after a certain amount of time it will / oil aiiioniiiiisch restarted. That means that at a milk error is constantly switched to a possibly persistent short circuit, which leads to destruction

des Gerätes führtof the device

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Anordnung mit einem über einen Steuer- und Regelteil fremdgeführten Wechselrichter der eingangs genannten speziellen Art neben der ständigen Relevanz die Verlustleistung noch weiter herabzusetzen, insbesondere das Gerät selbst zu schützen, indem in einem Fehlerfall (Nichtanschwingen) oder bei einem Abschalten durch die Steuerung kein neuer unbeabsichtigter Start erfolgen kann.The object of the invention is for an arrangement with an external inverter of the special type mentioned above via a control and regulation part in addition to the constant relevance to further reduce the power loss, in particular the device itself protect by no in the event of a fault (no oscillation) or if the control system is switched off new unintentional start can occur.

to Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Zwar ist es für Schaltnetzteile bereits bekannt zur Erhöhung des Wirkungsgrades auf einen zusätzlichen Transformator für die Erzeugung der Ansteuerleistung der Endstufen zu verzichten und die Versorgungsspannung der Treiberstufen aus der Ausgangsleistung der Endstufe zu gewinnen (DE-OS 27 49 337). An anderer Stelle wird für Schaltnetzteile auch bereits eine Anlaufversorgung aus einer Netzspannung realisiert (DE-Buch: Wüstenhube: »Schaltnetzteile«, Expert-Verlag 1979, S. 377 ff), wobei später beim Arbeiten des Wandlers unter Abschalten der Anlaufversorgung die Speisung durch den Wandler selbst bewirkt wird. Weitere Gemeinsamkeiten fehlen jedoch, und insbesondere fehlt jeglicher Selbstschutz gegen Eigenzerstörung, wie er aufgabengemäß formuliert ist.
This object is achieved according to the characterizing features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.
Although it is already known for switched-mode power supplies to increase the efficiency of an additional transformer for generating the control power of the output stages and to gain the supply voltage of the driver stages from the output power of the output stage (DE-OS 27 49 337). Elsewhere, a start-up supply from a mains voltage is already implemented for switched-mode power supplies (DE book: Wüstenhube: "Schaltnetzteile", Expert-Verlag 1979, p. 377 ff) Converter itself is effected. However, there are no other similarities, and in particular there is no self-protection against self-destruction, as it is formulated according to the task.

Durch die Erfindung entfällt im Dauerbetrieb des Wechselrichters die Verlustleistung völlig und nur in den Startvorgängen entstehen kurzzeitig vernachlässigbare Verluste. In einem Fehlerfal! oder bei einem Abschalten durch die Steuerung kann kein neuer unbeabsichtigter Start erfolgen.The invention eliminates the power loss completely and only in continuous operation of the inverter The starting processes result in negligible losses for a short time. In the event of a mistake! or in the event of a shutdown the controller cannot start again unintentionally.

Anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles soll im nachstehenden die Erfindung näher erläutert werden. Es wird auf die Zeichnungsfigur Bezug genommen, die die Schaltung eines frercHgesteuerten Transistor-Wechselrichters 1 (gestrichelt umrahmt) mit einem Steuerungs- und Regelungsteil 2 für Impulsbreitenregelung zeigt. Die erfindungsgemäße Startschaltung 3 ist gleichfalls gestrichelt umrahmt Der Wechselrichter 1 besteht aus zwei abwechselnd schaltenden Leistungstransistoren 4 u. 5, die eine an den Anschlüssen 6 u. 7 anliegende unstabilisierte Betriebsgleichspannung Un (hier z. B. 110 V =) mit abwechselnder Polarität an die Primärwicklung 8 des Wechselrichtertransformators legen. Mit 9, 10, 11, 12, 13 sind Sekundärwicklungen bezeichnet, aus denen — gegebenenfalls nach entsprechender Gleichrichtung und Siebung — stabilisierte Spannungen z.T. verschiedener Spannungshöhe entnommen werden sollen. Die Sekundärwicklung 9 ist über einen Gleichrichter 14 an die Anschlüsse a und b des Regelteils 2 geführt und dient neben der Spannungs-Selbstversorgung mit z. B. 15 V Gleichspannung gleichzeitig als gemeinsame Istwertgröße für alle zu stabilisierenden Spannungen der Wicklungen 9—13. Mittels einer dem Regelteil 2 internen IC-Beschaltung werden die beiden Leistungstransistoren 4 u. 5 über die Anschlüsse /, g, h, ι im Sinne einer Impulsbreiten-Regelung gesteuert. Über einen Stromwandler 15 und einen Gleichrichter 16 wird noch ein dem Laststrom im Wechselrichter I proportionaler Istwert dem Steuer- und Regelteil 2 zugeführt (Anschlüsse c, d). Mit 17 u. 18 sind im übrigen noch 2 Freilaufdioden und mit 19 u. 20 Siebkondensatoren mit Parallelwiderständen 21,22 bezeichnet.The invention will be explained in more detail below on the basis of a schematic exemplary embodiment. Reference is made to the drawing, which shows the circuit of a front-controlled transistor inverter 1 (framed by dashed lines) with a control and regulation part 2 for pulse width regulation. The starting circuit 3 according to the invention is also framed by a dashed line.The inverter 1 consists of two alternately switching power transistors 4 and 5, which supply an unstabilized DC operating voltage Un (here e.g. 110 V =) with alternating polarity to the terminals 6 and 7 Lay the primary winding 8 of the inverter transformer. With 9, 10, 11, 12, 13 secondary windings are designated, from which - if necessary after appropriate rectification and sieving - stabilized voltages, some of different voltage levels, are to be taken. The secondary winding 9 is led via a rectifier 14 to the connections a and b of the control part 2 and is used in addition to the voltage self-supply with z. B. 15 V direct voltage simultaneously as a common actual value variable for all voltages to be stabilized in the windings 9-13. By means of an IC circuit internal to the control part 2, the two power transistors 4 and 5 are controlled via the connections /, g, h, ι in the sense of a pulse width control. Via a current converter 15 and a rectifier 16, an actual value proportional to the load current in the inverter I is fed to the control and regulating part 2 (connections c, d). With 17 and 18, 2 free-wheeling diodes and 19 and 20 filter capacitors with parallel resistors 21, 22 are also designated.

Da der Wechselrichter 1 über den Regel- und Steuerteil 2 fremdgesteuert wird, dessen StromversorgungSince the inverter 1 is controlled externally via the regulating and control part 2, its power supply

wiederum vom Wechselrichter 1 abhängig ist, kann der Wechselrichter 1 nicht ohne fremde Hilfe gestartet werden. Das kann nur durch Anlegen einer Fremdspannung erfolgen und wird meist mit der Betriebsgleichspannung Us, die dazu auf das Versorgungsspannungsniveau für den Steuer- und Regelteil 2 heruntergeteilt werden muß, durchgeführt Dazu wiid die Betriebsgleichspannung Un kurzzeitig über einen Vorwiderstand 23 herabgesetzt und der über eine Z-Diode 24 und einen Kondensator 25 stabilisierte Spannungswert als Starthilfe an den Anschluß des Steuer- und Regelteils 2 gelegt Zwischengeschaltet ist noch das Kontaktstück 26' des Relais 26, das nach einer Zeitverzögerung die Starthilfe unterbricht Der Zustand des Startens muß wenigstens über 4—6 Sekunden andauern, bis der Wechselrichter 1 riehtig schwingt und die Selbstversorgung seines Steuer- und Regelkreises 2 übernehmen kann. Für die Wechselrichtersteuerung wird z. B. ein Strom von ca. 0,8—1 A benötigt Die Zeitverzögerung wird durch die Aufladung eines an der Betriebsgleichspannung Un liegenden Kondensators 27 erreicht wobei die Aufladung über einen Ladewiderstand 28 und die Spule des Relais 26 erfolgt Hat die Kondensatorspannung die Schwellspannung einer Triggerdiode 29 erreicht, schaltet sie einen Thyristor 30 durch, wodurch Relais 26 an die Betriebsgleichspannung Un angeschlossen wird und das Relais anzieht Es trennt damit über sein öffnendes Kontaktstück 26' die Versorgungsspannung vom Steuer- und Regeilteil 2 und schaltet auch die stabilisierenden Elemente 24 u. 25 ab. Überlappend hat inzwischen die Eigenversorgung des Steuer- und Regelteils 2 über die Wickllung 9 eingesetztis in turn dependent on the inverter 1, the inverter 1 cannot be started without outside help. This can be done simply by applying an external voltage and is usually with the DC operating voltage Us, which must be divided down to the supply voltage level for the control and regulation part 2, performed by wiid the DC operating voltage Un briefly via a series resistor 23 is reduced and the a Z- Diode 24 and a capacitor 25 stabilized voltage value applied to the connection of the control and regulating part 2 as a starting aid. The contact piece 26 'of the relay 26, which interrupts the starting aid after a time delay, is also connected. The starting state must last at least 4-6 seconds until the inverter 1 swings properly and can take over the self-sufficiency of its control and regulating circuit 2. For the inverter control z. B. a current of approx. 0.8-1 A is required. The time delay is achieved by charging a capacitor 27 connected to the DC operating voltage Un , whereby the charging takes place via a charging resistor 28 and the coil of the relay 26. If the capacitor voltage has the threshold voltage of a trigger diode 29, it switches through a thyristor 30, whereby relay 26 is connected to the DC operating voltage Un and the relay picks up.It thus separates the supply voltage from the control and regulation part 2 via its opening contact piece 26 'and also switches the stabilizing elements 24 and 25 away. In the meantime, the internal supply of the control and regulating part 2 via the winding 9 has started to overlap

Gestrichelt ist in der Schaltung noch ein Parallelwiderstand 31 angedeutet Dieser ist nur in solchen Fällen nötig, wo das eingesetzte Relais 26 allein nicht den für einen gewählten Thyristortyp 30 benötigten Haltestrom erbringt.A parallel resistor is also shown in dashed lines in the circuit 31 indicated This is only necessary in those cases where the relay 26 used alone is not the one for a selected thyristor type 30 provides required holding current.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung für einen über einen Steuer- und Regelteil fremdgeführten Wechselrichter, bei der abwechselnd ansieuerbare Transistoren die Primärwicklung eines Wechselrichtertransformators in verschiedenem Richtungssinn an eine Betriebsgleichspannung legen und bei der von Sekundärwicklungen des Wechselrichtertransformators differente Wechselspannungen abgreifbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (1) in an sich bekannter Weise über eine Sekundärwicklung (9) des Wechselrichtertransformators selbst versorgt und mit einer über ein Relais (26) laufenden Startschaltung (3) versehen ist, wobei die Startschaltung (3) bei einem Einschaltbefehl den Steuer- und Regelteil (2), unabhängig vom tatsächlichen Anschwing,£j> des Wechselrichters (1), nur einmal für die begrenzte Zeit eines Normalstartes unter Anwendung eines Verzögerungsgliedes (27) an die den Wechselrichter speisende Betriebsgleichspannung (Un) legt und danach zerstörungsfrei abschaltet1. Arrangement for an inverter externally guided via a control and regulating part, in which alternately connected transistors connect the primary winding of an inverter transformer in different sense of direction to an operating direct voltage and in which alternating voltages different from secondary windings of the inverter transformer can be tapped, characterized in that the inverter (1 ) is supplied in a known manner via a secondary winding (9) of the inverter transformer itself and is provided with a starting circuit (3) running via a relay (26), the starting circuit (3) controlling and regulating part (2) when a switch-on command is given. , irrespective of the actual build-up, £ j> of the inverter (1), applies only once for the limited time of a normal start using a delay element (27) to the operating DC voltage (Un) feeding the inverter and then switches it off non-destructively 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsgleichspannung (Un) einerseits ( + , Anschluß 6) über einen Vorwiderstand (23) auf Versorgungsniveau herabgesetzt und an den Steuer- und Regelteil (2, Anschluß e) gelegt ist und andererseits über einen Thyristor (30) ein Relais (26) speist, de-,sen Kontaktstück (26') als öffner im Strompfad zwischen Vorwiderstand (23) und Steuer- und RegeJteil (2) angeordnet .st2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the DC operating voltage (Un) on the one hand (+, terminal 6) is reduced to the supply level via a series resistor (23) and applied to the control and regulating part (2, terminal e) and on the other hand via a thyristor (30) feeds a relay (26) whose contact piece (26 ') is arranged as an opener in the current path between the series resistor (23) and the control and regulation part (2) 3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß cL-m Thyristor (30) ein RC-Glied (28,27) parallel geschaltet ist dessen Mittelanzapfung über eine Triggerdiode (29) an die Steuerelektrode des Thyristors (30) angeschlossen ist.3. Arrangement according to claims 1 to 2, characterized in that cL-m thyristor (30) a The center tap of the RC element (28, 27) is connected in parallel connected to the control electrode of the thyristor (30) via a trigger diode (29) is. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Versorgungsspannung hinter dem Kontaktstück (26') des Relais (26) über eine Z-Diode (24) mit einem parallelgeschalteten Kondensator (25) eine Querverbindung zum anderen Pol (—, Anschluß 7) der Betriebsgleichspannung (Un) vorgesehen ist.4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that to stabilize the supply voltage behind the contact piece (26 ') of the relay (26) via a Zener diode (24) with a parallel connected capacitor (25) a cross connection to the other pole (-, Terminal 7) of the DC operating voltage (Un) is provided.
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