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Transistor-Wechselrichter mit Batterieladeeinrichtung Die Erfindung
betrifft einen Transistor-Wechselrichter in Gegentaktschaltung mit Batterieladeeinrichtung
zur Stromversorgung, insbesondere bei Netzausfall, mit einem Transformator mit einer
Mittelanzapfung auf der Niederspannungsseite, mit zwei Wechselrichter-Schalttransistoren,
die zur Erzeugung einer hohen Wechselspannung aus einer Batterie gespeist werden,
und mit einer Zweiweg-Gleichrichterschaltung zur Batterieladung bei vorhandener
Netzspannung.
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Ein derartiger Transistor-Wechselrichter, mit dem wichtige Wechselspannungsverbraucher
bei Netzausfall weiterversorgt werden können, ist bereits bekannt (Funkschau 1973,
Heft 25, Seiten 979 bis 981). Die bekannte Schaltung besteht aus einem selbsterregten
Gegentaktwechselrichter und einer Gleichrichterschaltung mit einem nachgeschalteten
Serienregler, die einen leistungsstarken Transformator als gemeinsames Schaltungsteil
benutzen.
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Unter Verwendung eines Umschalters wird die Hauptwicklung des Transformators
wahlweise an die im Gegentaktbetrieb arbeitenden Schalttransistoren oder zur Batterieladung
an zwei Gleichrichterdioden angeschaltet. Da die Schaltungsanordnung im Wechselrichterbetrieb
auch als Netzersatzschaltung arbeiten soll, muß der rückgekoppelte Wechselrichter
mit einer Frequenz-von beispielsweise 50 Hz schwingen.
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Wenn der bekannte Transistor-Wechselrichter als Notstromversorgung
eingesetzt werden soll, muß die Umschaltung auf den Wechselrichterbetrieb automatisch
erfolgen.
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Nachteilig bei der angegebenen SchaltungsanordnungXist es, daß die
Umschaltkontakte auf der Gleichspannungsseite hohe Ströme schalten müssen. Der Transformator
wird im-Sättigungsbereich betrieben. Dies führt zu Problemen bezüglich der Symmetrie
der Spannungshalbwellen und rührt zu erhöhter Schaltbeanspruchung der Leistungstransistoren
durch Stromspitzen. Außerdem führt diese Betriebsart zu erhöhten Wärmeverlusten.
Bei dieser Schaltungsanordnung wird die Batterie außerdem nur langsam aufgeladen.
Sicherheitseinrichtungen, die bei überlast eine Zerstörung der Schaltungseinrichtung
verhindern, fehlen.
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In einem älteren Vorschlag, der deutschen Patentanmeldung P 29 14
056, ist eine Schaltungsanordnung für einen Transistor-Wechselrichter angegeben,
bei dem zwischen Emitter und Kollektor der Wechselrichter-Schalttransistoren angeordneten
Dioden ebenfalls als Gleichrichterdioden zum Aufladen der Batterie verwendet werden.
Nachteilig ist auch bei dieser Schaltungsanordnung, daß die Batterie durch die geringe
Spannung der Transformatorwicklung auf der Niederspannungsseite nur langsam aufgeladen
wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit einer Batterieladeeinrichtung
kombinierten Transistor-Wechselrichter anzugeben, bei dem keine großen Ströme über
Kontakte geschaltet werden und die Batterie rasch aufgeladen wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei bei Wechselrichterbetrieb
verwendete Wicklungen, die symmetrisch zur Mittelanzapfung angeordnet sind, jeweils
um eine zusätzliche Wicklung durch Reihenschaltung erweitert sind, daß die Zweiweg-Gleichrichterschaltung
an die äußeren Wicklungsenden der Zusatzwicklungen angeschaltet ist, daß im Wechselrichterstromkreis
zur Verhinderung des inversen Betriebs der Wechselrichter-Schalttransistoren wenigstens
eine Entkopplungsdiode
vorgesehen ist und daß die Umschaltung zwischen
Wechselrichterbetrieb und Ladebetrieb durch Sperren der Wechselrichter-Schalttransistoren
und Ansteuern des Regeltransistors erfolgt.
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Diese Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß über die zusätzlichen
Windungen eine erhöhte Spannung zum Laden der Batterie zur Verfügung steht. Der
Ladekreis ist vom Zerhackerkreis elektronisch entkoppelt. Daher müssen keine großen
Ströme mehr beim Umschalten zwischen Lade-und Wechselrichterbetrieb geschaltet werden.
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Es ist vorteilhaft, daß die Emitter der Wechselrichter-Schalttransistoren,
deren Kollektoren mit den bei Wechselrichterbetrieb verwendeten Wicklungen des Transformators
verbunden sind, zusammengeschaltet und über die Entkopplungsdiode an den Minuspol
der Batterie angeschlossen sind, daß die Mittelanzapfung an den Pluspol der Batterie
angeschaltet ist, daß die Basis jedes Wechselrichter-Schalttransistors mit einem
Steuerteil für Wechselrichterbetrieb verbunden ist, daß die Anoden der Gleichrichterdioden
der Gleichrichterschaltung ebenfalls zusammengeschaltet und über den Regeltransistor
ebenfalls an den Minuspol der Batterie angeschlossen sind,unddaß die Basis des Regeltransistors
mit einem Steuerteil für Ladebetrieb verbunden ist.
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Bei dieser Schaltungsanordnung wird nur eine einzige Diode zur elektronischen
Entkopplung von Wechelrichter-und Ladestromkreis benötigt.
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Es ist außerdem vorteilhaft, daß bei der Verwendung des Transistor-Wechselrichters
zur Notstromversorgung eine an die Stromnetzanschlüsse angeschlossene Vorrichtung
vorgesehen ist, die bei Netzausfall automatisch von Ladebetrieb auf Wechselrichterbetrieb
umschaltet.
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Die Umschaltung zwischen Lade- und Wechselrichterbetrieb
erfolgt
automatisch bei Netzausfall. Es müssen jedoch keine großen Ströme geschaltet werden,
lediglich das Steuerteil des Wechselrichters oder das Steuerteil des Batterieladeteils
wird aktiviert. Zur Umschaltung kann ein Relaiskontakt und natürlich auch beispielsweise
eine optoelektronische Schaltungsanordnung verwendet werden.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis
3 näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 das Prinzip des Wechselrichters, Fig. 2 eine Ausführung
des Steuerteiles SW für Wechselrichterbetrieb und Eig. 3 eine Ausführung des Steuerteils
SL für Ladebetrieb In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild eines Wechselrichters angegeben.
Ein Verbraucher VE ist an die Hochspannungswicklung HW eines Transformators TR angeschlossen.
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Uber einen Relaikontakt r1 ist die Schaltungsanordnung bei Wechselrichterbetrieb
von dem Wechselspannungsnetz UN abgetrennt. Der Relaiskontakt r1 wird beispielsweise
durch ein Relais RA betätigt, das zwischen den Polen NA7 und NA2 der Netzwechselspannung
liegt. Die Niederspannungsseite des Transformators TR weist in Reihe geschaltete
Wicklungen M1 und M2 mit einer Mittelanzapfung M auf, die mit dem Pluspol +UB einer
Batterie BA verbunden ist. Die Anschlußpunkte W1 und W2 der zur Mittelanzapfung
symmetrischen Wicklungen M1 und M2 sind mit jeweils einem Kollektor eines Wechselrichter-Schalttransistors
T1 bzw. T2 verbunden. Die Emitter dieser beiden Wechselrichter-Schalttransistoren
T1 und T2 sind zusammengeschaltet und über eineEntkopplungsdiode D7 an den Minuspol
-UB der Batterie BA geschaltet. Da in dieser Schaltungsanordnung npn-Transistoren
ver-
wendet werden, ist der Minuspol der Kathode der 3ntkopplungsdiode
D1 mit dem Minuspol -UB der Batterie verbunden. Die Basis des Wechselrichter-Schalttransistors
T1 und die Basis de s des Wechselrichter-Schalttransistors T2 sind mit zwei Ausgängen
eines Steuerteiles SW für Wechselrichterbetrieb verbunden.
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Eine Zusatzwicklung N1 ist in Reihe zu der Wicklung M1 geschaltet;
zu der Wicklung 42 ist eine zu N1 symmetrische Wicklung N2 in Reihe geschaltet.
Die äußeren Anschlußpunkte L1 und L2 der Zusatzwicklungen N1 und N2 sind jeweils
mit der Kathode zweier Gleichrichter-Dioden D2 und D3 verbunden. Die Anoden dieser
Dioden sind zusammengeschaltet und mit dem Emitter eines npn-Regeltransistors T3
verbunden. Der Kollektor dieses Regeltransistors ist ebenfalls an den Minuspol -UB
-der Batterie geschaltet. Die Basis des Regeltransistors T3 ist mit dem Ausgang
eines Steuerteiles SL für Ladebetrieb verbunden. Ein Umschaltkontakt r2 des Relais
RA ist mit dem positiven Potential + UB der Batterie BA verbunden. Bei Wechselrichterbetrieb
wird das positive Potential UB der Batterie BA über den Kontaktanschluß 1 an das
Steuerteil SW für Wechselrichterbetrieb geschaltet. Bei Ladebetrieb ist der Relaiskontakt
r1 geschlossen; dadurch wird die Hochspannungswicklung Si an die Netzspannung UN
gelegt. Der Relaiskontakt r2 ist umgeschaltet und versorgt über den Kontaktanschluß
2 das Steuerteil SL für Ladebetrieb mit dem positiven Potential +UB der Batterie.
Bezugspotential für beide Steuerteile ist der Minuspol -UB der Batterie. Beide Steuerteile
bilden die Steuerung ST. Bei der beschriebenen Ausführung wurden als Wechselrichter-Schalttransistoren
und als Regeltransistor npn-Typen verwendet.
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Bei der Verwendung von pnp-Transistoren ergibt sich eine komplementäre
Schaltung.
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Zunächst wird die Funktion der Schaltung bei Wechselrichterbetrieb
erläutert. Wechselrichterbetrieb tritt dann ein, wenn die Netzspannung UN fehlt.
In diesem Fall wird durch das Relais RA über den Relaiskontakt r1 die Hochspannungswicklung
HW von zumindest einem Netzanschlußpunkt NA1 abgeschaltet. Der Verbraucher VE, der
an die Anschlußpunkte der Hochspannungswicklung SW angeschlossen ist, wird nun aus
der Batterie BA versorgt. Ueber den zweiten Relaiskontakt r2 wird das Steuerteil
SW für Wechselrichterbetrieb an das positive Potential +UB geschaltet. Das Steuerteil
SL für Ladebetrieb ist spannungslos, dadurch wird der Regeltransistor T3 gesperrt.
Durch das Steuerteil SW wird wechselweise der erste Wechselrichter-Schalttransistor
T1 oder der zweite Wechselrichter-Schalttransistor T2 durchgeschaltet. Entsprechend
fließt der Strom vom positiven Potential +UB der Batterie BA über die Mittelanzapfung
M des Transformators TR einmal über die obere Wicklung M1 und über den ersten Wechseirichter-Schalttransistor.T1
und die Diode D1 zum Minuspol -UB der Batterie oder über die Mittelanzapfung M und
die untere Wicklung M2 und den zweiten Wechselrichter-Schalttransistor T2 sowie
die Diode Dl zum Minuspol -UB der Batterie. Durch das periodische Umschalten wird
in der Hochspannungswicklung HW eine Wechselspannung erzeugt, die den Verbraucher
VE versorgt. Die Diode D1 verhindert einen inversen Betrieb der Wechselrichter-Schalttransistoren
T1 und T2, wenn die Spannung am Wicklungsanschluß WI bzw. W2 hohe negative Werte
erreicht.
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Der Ladestromkreis ist durch die Gleichrichter-Dioden D2 und D3 sowie
durch den gesperrten Regeltransistor T3 unterbrochen.
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Ist Netzspannung vorhanden, so wird automatisch auf Ladebetrieb umgeschaltet.
Das Relais RA bewirkt ein Schließen des Relaiskontaktes r1 sowie ein Umschalten
des zweiten Relaiskontaktes r2, so daß das Steuerteil SL fur Ladebetrieb mit dem
Pluspol +UB der Batterie BA verbunden ist. Die Wechselrichter-Schalttransistoren
T1 und T2 werden von dem Steuerteil SW für Wechselrichterbetrieb nicht mehr angesteuert
und sperren. Uber die Diode D1 wird erneut ein inverser Betrieb dieser Transistoren
verhindert. Der Ladestrom fließt über die Diode D2 bzw. D3 und den Regeltransistor
T3. Durch die aufgestockten Windungen N7 und N2 ist dafür gesorgt, daß eine ausreichend
hohe Spannung zur Ladung vorhanden ist und der Ladevorgang rasch vor sich geht.
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In Fig. 2 ist ein ausgeUhrtes Steuerteil SW für Wechselrichterbetrieb
mit den beiden Wechselrichter-Schalttransistoren T1 und T2 sowie der Diode D1 dargestellt.
Der Kollektor des ersten Wechselrichter-Schalttransistors T1 ist auf den Anschlußpunkt
WI der Wicklung M7 geführt. Dieser ist mit dem Anschlußpunkt W7 des Transformators
TR identisch. Der Kollektor des zweiten Wechselrichter-Echalttransistors T2 ist
mit dem entsprechenden Anschlußpunkt W2 verbunden. Die Emitter beider Wechselrichter-Schalttransistoren
T1 und T2 sind zusammengeschaltet und über die Entkopplungsdiode D1 sowie über einen
Meßwiderstand R5 mit geringem ohmschen Widerstand mit dem Minuspol -UB der Batterie
BA verbunden. Der Minuspol der Batterie wird als Bezugspotential (Masse) angesehen
und ist mit C bezeichnet. Die Wechselrichter-Schalttransistoren T1,T2 werden über
Konstantstromquellen mit der Netzfrequenz angesteuert. Der Ausgang eines Oszillators
OS ist mit dem Eingang eines Frequenzteilers FT verbunden, dessen Ausgang mit dem
nichtinvertierenden Eingang
eines ersten Operationsverstärkers
V1 und dem invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers V2 verbunden
ist. Der invertierende Eingang des ersten Operationsverstärkers und der nichtinvertierende
Eingang des zweiten Operationsverstärkers V2 sind zusammenge schaltet und über eine
Diode D4 an das Bezugspotential C gelegt. Ein Widerstand R6 ist von den zusammengeschalteten
Eingängen an das positive Batteriepotential +UB geschaltet. Der Ausgang des ersten
Operationsverstärkers V7 ist über einen Basiswiderstand R11 mit der Basis eines
ersten Verstärkertransistors «1 ip) verbunden, die über einen zweiten Basiswiderstand
R12, über den Anschlußpunkt 1 des Relaiskontaktes und den Relaiskontakt r2 mit dem
Punkt M, dieser entspricht der Mittelanzapfung des Transformators TR, verbunden
ist. Der Emitter des ersten Verstärkertransistors T11.
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ist über eine Vorspannungsdiode D10 ebenfalls mit dem Anschlußpunkt
1 des Relaiskontaktes r2 verbunden. Der Kollektor des ersten Verstärkertransistors
T11 ist mit einem Widerstand R14 und mit der Anode einer Diode D12 verbunden. Der
zweite Anschlußpunkt des Widerstandes R14 ist mit der Basis eines weiteren npn-Schalttransistors
T13 und über einen Widerstand R13 mit den Emittern der Wechselrichter-Schalttransistoren
T7 und T2 verbunden. Der Verbindungspunkt der Emitter ist mit OJ bezeichnet; er
ist das Bezugspotential für die Ansteuerung der Wechselrichter-Schalttransistoren.
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Der weitere npn-Schalttransistor T13 liegt mit dem Emitter an dem
Schaltungspunkt CW und mit dem Kollektor an der Basis des ersten Wechselrichter-Schalttransistors
TI. Uber die Diode D12 wird ein als Konstantstromquelle geschalteter pnp-Transistor
T12 angesteuert. Die Basis dieses Transistors ist mit der Kathode der Diode D12
verbunden sowie über eine Entkopplungsdiode D11 und eine Z-Diode Z1 mit dem Anschiuß-
punkt
1 des Relaiskontaktes r2 verbunden.Uber einon Widerstand R75 ist die Basis des pnp-Transistors
T12 außerdem an den Schaltungspunkt CW angeschaltet. Der Emitter ist über einen
Emitterwiderstand RI an den Anschlußpunkt 1 des Relaiskontaktes r2 angeschaltet
sowie mit dem Emitter eines pnp-Transistors T22 einer symmetrisch aufgebauten Ansteuerschaltung
für den zweiten Wechselrichter-Schalttransistor T2 verbunden. Der Kollektor des
pnp-Transistors T12 ist ebenfalls mit der Basis des ersten Wechselrichter-Schalttransistors
Tl verbunden. Die Ansteuerung für den zweiten Wechselrichter-Schalttransistor T2
ist völlig symmetrisch zu der des ersten Wechs elri chter-Schal ttransi stor s aufgebaut.
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Angesteuert wird dieser Schaltungsteil über den zweiten Operationsverstärker
V2. Die Bauteile dieser zweiten Schaltungshälfte sind mit einer 2 als erster Ziffer
bezeichnet. Die Emitter der Transistoren T12 und T22 sowie T71 und T21 sind miteinander
verbunden, so daß der Widerstand RI, die Z-Diode Z1 und die Vorspannungsdiode D10
nur einmal vorhanden sind. Der Kollektor CTI des ersten Wechselrichter-Schalttransistors
T1 ist über eine aus einer Diode D13 und einem Widerstand R16 bestehende Reihenschaltung
mit der Basis des Verstärkertransistors T21 im Ansteuerteil des zweiten Wechselrichter-Schalttransistors
T2 verbunden. Ebenso ist der Kollektor CT2 des zweiten Wechselrichter-Schalttransistors
2 über eine entsprechende Reihenschaltung mit der Basis des Verstärkertransistors
T11 verbunden. Bei beiden Wechselrichter-Schalttransistoren T1, T2 sind zwischen
Basis und Kollektor Z-Dioden ZTI bzw. ZT2 geschaltet.
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Eine Uberwachungsschaltung zur Begrenzung der Schaltströme durch die
Wechselrichter-Schalttransistoren TI bzw. T2 enthält einen dritten Operaticnsverstärker
vf
und einen zur Z-Diode Z1 der Konstantstromquellen parallel geschalteten
Steuertransistors T4. Über einen an das positive Batteriepotential angeschlossenen
Widerstand R7 ist eine Z-Dicde Z2 nach Masse geschaltet.
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Der nichtinvertierende Eingang des dritten Operationsverstärkers V3
ist über einen Widerstand R8 und zwei Kaltleiter K1 und K2 an die Kathode der Z-Diode
Z2 angeschaltet und über einen weiteren Widerstand R9 mit Masse verbunden. Der invertierende
Eingang des dritten Operationsverstärkers ist mit dem zweiten Anschluß des Meßwiderstandes
R5 und damit auch mit der Kathode der Entkopplungsdiode D1 verbunden. Der Ausgang
des dritten Operationsverstärkers ist über einen Basiswiderstand R3 mit der Basis
des Steuertransistors T4 verbunden; zwischen dem Ausgang des dritten Operationsverstärkers
und dem Emitter des Steuertransistors T4 ist eine aus einem Widerstand R4 und einem
damit in Reihe geschalteten Kondensator C1 bestehende Siebschaltung angeschlossen.
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Zwischen Basis und Emitter des Steuertransistors T4 ist außerdem ein
Widerstand R2 geschaltet.
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Vom Oszillator OS wird eine konstante Frequenz erzeugt.
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Diese wird vom Frequenzteiler FT auf die gewünschte Netzfrequenz heruntergeteilt.
Der erste Operationsverstärker V1 dient allein Verstärkungszwecken,während der zweite
Operationsverstärker V2 gleichzeitig als Inverter arbeitet. Die beiden Wechselrichter-Schalttransistoren
T1 und T2 werden demnach von gegenphasigen Spannungen angesteuert. Die Öffnungszeiten
der Transistoren T1 und T2 sind exakt gleich, da sie durch Frequenzteilung aus einer
höheren Frequenz bestimmt werden. Der Verstärkertransistor T11 wird über den Widerstand
R11 vom ersten Operationsverstärker angesteuert. Liegt eine positive Spannung an
der Basis des Verstärkertransistors Teil, so wird er gesperrt. Für
die
sichere Sperrung sorgt auch die Diode D10 im Em1tterkreis dieses Transistors. Der
Transistor T12 der Konstantstromquelle erhält, sobald der Verstärkertransistor T11
gesperrt ist, über den Widerstand R15 Basisstrom. Der Transistor T1Z ist leitend
und liefert an seinem Kollektor den Basisstrom für den Wechselrichter-Schalttransistor
T7. Der durch den Transistor T12 fließende Strom ist jedoch durch den Widerstand
R7 begrenzt. Erreicht die Spannung an diesem Widerstand die Spannung der Z-Diode
Z7, die über die Entkopolunsdiode DII mit der Basis des Transistors T12 verbunden
ist, so kann der Emitterstrom nicht weiter zunehmen.
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Der erste Wechselrichter-Schalttransistor T1 wird demnach mit einem
konstanten Strom angesteuert. Der weitere npn-Schalttransistor TI.3 ist gesperrt.
Wird jetzt der Verstärkertransistor T11 mit einer negativen Spannung an seiner Basis
angesteuert, so wird er leitend.
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Dies hat zur Folge, daß der Transistor T12 der Konstantstromquelle
über die Diode D12 gesperrt-wird, während der weitere npn-Schalttransistor T13 über
den Widerstand R14 mit Basisstrom versorgt wird und leitend wird. Dadurch wird die
Basis-Emitter-Strecke des ersten Wechselrichter-Schalttransistors T7 kurzgeschlossen
und der erste Wechselrichter-Schalttransistor T1 sperrt sehr rasch. Durch das rasche
Sperren wird. seine Verlustleistung gering gehalten. Der zweite Wechselrichter-Schalttransistor
T2 wird stets gegenphasig zu T1 angesteuert. Die Reihenschaltung aus der Diode D13
und dem Widerstand R16 sorgt dafür, daß der zweite Schalttransistor T2 solange gesperrt
bleibt, wie der erste Schalttransistor T1 noch leitend ist. Umgekehrt wird durch
die Reihenschaltung aus der Diode D23 und dem Widerstand R26 dafür gesorgt, daß
der erste Schalttransistor T1 solange gesperrt bleibt, wie der zweite Schalttransistor
T2 durchgeschaltet ist. Die Z-DiodaiZTI
und T2 schützen die Wechselrichter-Schalttransistoren
gegen eine unzulässig hohe Sperrspannung beim Anschluß induktiver Verbraucher.
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Die tberwachungsschaltung sorgt dafür, daß die Wechselrichter-Schalttransistoren
T1 und T2 thermisch nicht überlastet werden. Dem nichtinvertierenden Eingang des
dritten Operationsverstärkers V3 wird eine konstante, über'die Z-Diode Z2 erzeugte
Spannung zugeführt. Der Battriestrom wird am Meßwiderstand R5 gemessen; überschreitet
er einen vorgegebenen Wert, so wird der Steuertransistor T4 über den dritten Operationsverstärker
V3 leitend gesteuert. Da er parallel zur Y Diode Z1 der Konstantstromquellen liegt,
wird damit der Basisstrom der Wechselrichter-Schalttransistoren verringert und ihr
Kollektorstrom begrenzt.
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Den Tiechselrichter-Schalttransistoren TI und T2 sind außerdem die
Kaltleiter KI und K2 zugeordnet. Erreichen die Wechselrichter-Schalttransistoren
die zulässige Erwärmung, so wird über den Steuertransistor T4 wiedzr- der Kollektorstrom
so weit herabgeregelt, daß kein weiterer unzulässiger Temperaturanstieg mehr erfolgen
kann.
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Die Spannungsversorgung der Operationsverstärker V1, V2 und V3 erfolgt
durch die Batteriespannung.
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In Fig. 3 ist das Steuerteil SL für Ladebetrieb dargestellt. Die Anschlußpunkte
L1 und L2 der Gleichrichterdiocen D2 und D3 sind mit den Anschlußpunkten L1 und
L2 der Fig. 1 identisch. Das gilt ebenfalls für den Anschlußpunkt M, der mit der
MittelanzaplDung der Niederspannungsseite des Transformators TR verbunden ist. Die
zusammengeschalteten Anoden der beiden Gleichrichterdioden D2 und D3 sind mit dem
Emitter des Regeltran-
transistors T3 verbunden. Anstelle eines
einfache Regeltransistors T3 wurde hier eine aus zwei Transistoren T31 und T32 bestehende
Darlington-Transistorschaltung verwendet. Der Emitter des npn-Transistors T31 ist
hierbei mit der Basis des zweiten npn-Transistors T32 verbunden. Ein Basiswiderstand
R36 ist zur sicheren Sperfung der Darlington-Stufe T3 zwischen der Basis des ersten
Transistors T31 und dem Emitter des Transistors T32 angeordnet. Die zusammengeschalteten
Kollektoren der Darlington-Transistorstufe sind über einen niederchmigen weiteren
MeEwiderstand R32 mit dem Minuspol -UB der 3atterie BA verbunden. Die Basis des
Darlington-Transistors ist mit dem Kollektor eines vorgeschalteten pnp-Transistors
T30 verbunden, dessen Emitter über einen Emitterwiderstand RNO über den Anschluß
2 des Relaiskontaktes r2 und über einen Schalter S12 mit dem Pluspol +UB der Batterie
BA verbunden ist. Die Basis dieses vorgeschalteten pnp-Transistors T30 ist mit dem
Ausgang eines vierten Operationsverstärkers V4 verbunden. Der nichtinvertierende
Eingang dieses Operationsverstärkers ist über einen Widerstand R35 mit Masse C verbunden,
außerdem ist der nichtinvertierende Eingang über einen Trimmerwiderstand R34 mit
der Kathode einer ebenfalls nach Masse geschalteten Z-Diode Z3 verbunden, deren
Kathode über einen Widerstand R33 mit einem Schaltungspunkt 4, dem batteriefernen
Anschluß des Schalters S12, verbunden ist. Ueber den Schalter S12 ist das Steuerteil
SL für Ladebetrieb an die Versorgungsspannung +UB angeschlossen. Der Schleifer des
Trimmwiderstandes R34 ist über eine weitere Z-Diode Z4 ebenfalls mit dem Schaltungspunkt
4 verbunden. Der invertierende Eingang des vierten Operationsyerstärk4rs V4 ist
über eine Diode D5 und den Parallelwiderstand R37 mit dem zweiten am Kollektor des
Regeltransistors T3 angeschalteten
Anscülußpunkt des zweiten Meßwiderstandes
R32 verbunden, außerdem über eine Reihenschaltung eines Widerstandes R31 und eines
dritten-Kaltleiters K3 mit dem Schaltungspunkt 4. Die Entkopplungsdiode DI, deren
Kathode mit Masse C verbunden ist, wurde zur Klarstellung mit eingezeichnet.
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Aufgabe dieses Steuerteiles SL ist es, den Ladestrom zu begrenzen
und den Regeltransistor T3 gegen Überlastung zu schützen. Bei Ladebetrieb ist über
das Relais RA der Anschluß 2 des Relaiskontaktes r2 an den Pluspol der Batterie
BA gelegt. Dadurch erhält der dem Regeltransistor vorgeschaltete pnp-Transistor
T30 Strom. Cber diesen Transistor wird der Regeltransistor T3 von dem vierten Operationsverstärker
V4 gesteuert.
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An dem zweiten Meßwiderstand R32 wird der Ladestrom gemessen. Überschreitet
dieser einen vorgegebenen Wert, wirc der Ladestrom über den vierten Operationsverstärker
V4, den vorgeschalteten Transistor T30 und den Darlinton-Transistor T3 begrenzt.
Dem Darlington-Transistor T3 ist der Kaltleiter K3 zugeordnet. Erreicht die Gehäusetemperatur
des Darlington-Transistors einen zugelassenen Wert, so wird der Ladestrom ebenfalls
begrenzt und wird eine weitere Temperaturzunahme durch Verringern des Ladestromes
vermieden. Bei voll aufgeladener Batterie wird die Durchbruchspannung der Z-Diode
24 überschritten und das Potential am nichtinvertierenden Eingang des vierten Operationsverstärkers
V4 angehoben, so daß der Regeltransistor T3 hochohmig gesteuert wird. Der Ansprechpunkt,
der die Ladeschußspannung bestimmt, wird mit dem Trimmerwiderstand R34 ingestellt.
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Der zusätzliche Schalter S12 dient dazu, die Stromver-
sorgung
für die aktiven Bauelemente der Steuerung iz Ruhezustand (z.B. Lagerung des Transistor-Wechselri(hters)
manuell abzuschalten.
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Im Steuerteil für Wechselrichterbetrieb ist der Schalter S12 nicht
eingezeichnet.
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4 Patentansprüche 3 Figuren
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