DE3033168A1 - Transistor-wechselrichter mit batterieladeeinrichtung - Google Patents

Transistor-wechselrichter mit batterieladeeinrichtung

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DE3033168A1
DE3033168A1 DE19803033168 DE3033168A DE3033168A1 DE 3033168 A1 DE3033168 A1 DE 3033168A1 DE 19803033168 DE19803033168 DE 19803033168 DE 3033168 A DE3033168 A DE 3033168A DE 3033168 A1 DE3033168 A1 DE 3033168A1
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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wenn der bekannte Transistor-Wechselrichter als Notstromversorgung eingesetzt werden soll, muß die Umschaltung auf den Wechselrichterbetrieb automatisch erfolgen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bei dieser Schaltungsanordnung wird nur eine einzige Diode zur elektronischen Entkopplung von Wechelrichter-und Ladestromkreis benötigt.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bei der Verwendung von pnp-Transistoren ergibt sich eine komplementäre Schaltung.
  • 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.
  • Der Ladestromkreis ist durch die Gleichrichter-Dioden D2 und D3 sowie durch den gesperrten Regeltransistor T3 unterbrochen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zwischen Basis und Emitter des Steuertransistors T4 ist außerdem ein Widerstand R2 geschaltet.
  • Vom Oszillator OS wird eine konstante Frequenz erzeugt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Spannungsversorgung der Operationsverstärker V1, V2 und V3 erfolgt durch die Batteriespannung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im Steuerteil für Wechselrichterbetrieb ist der Schalter S12 nicht eingezeichnet.
  • 4 Patentansprüche 3 Figuren Leerseite

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1.)Transistor-Wechselrichter in Gegentaktschaltung mit t'atterieladeeinrichtungjzur 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, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bei Wechselrichterbetrieb verwendete Wicklungen (M1, M2), die symmetrisch zur Mittelanzapfung (M) angeordnet sind, Jeweils um eine zusätzliche Wicklung (N1, N2) durch Reihenschaltung erweitert sind, daß die Zweiweg-Gleichrichterschaltung (D1, D2) an die äußeren Wicklungsenden (L1, L2) der Zusatzwicklungen (N1, N2) angeschaltet ist, daß im Wechselrichterstromkreis zur Verhinderung des inversen Betriebs der Wechselrichter-Schalttransistoren (T1, T2) wenigstens eine Entkopplurgsdiode (D1) vorgesehen ist und daß die Umschaltung zwischen Wechselrichterbetrieb und Ladebetrieb durch Sperren der Wechselrichter-Schalttransistoren (T1, T2) und Ansteuern des Regeltransistors (T3) erfolgt.
  2. 2. Transistor-Wechselrichter nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i. c h n e t , daß die Emitter der Wechselrichter-Schalttransistoren (Ti, T2), deren Kollektoren mit den bei Wechselrichterbetrieb verwendeten Wicklungen (MI, M2) des Transformators (TR) verbunden sind, zusammengeschaltet und über die Entkopplungsdiode (D1) an den Minuspol (-UB) der Batterie (BA) angeschlossen sind, daß die Mittelanzapfung an den Pluspol (+UB) der Batterie angeschaltet ist, daß die Basis jedes Wechselrichter-Schalttransistors (T1, T2) mit einem Steuerteil (SW) für Wechselrichterbetrieb verbunden ist daß die Anoden der Gleichrichterdioden (D2, D3) der Gleichrichterschaltung ebenfalls zusammengeschaltet und über den Regeltransistor (T3) ebenfalls an den Minuspol (-UB) der Batterie angeschlossen slindund daß die Basis des Regeltransistors (T3) mit einem Steuerteil (SL) für Ladebetrieb verb inden ist.
  3. 3. Transistor-Wechselrichter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei der Verwendung des Transistor-Wechselrichters zur Notstromversorgung eine an die Stromnetzanschlüsse (NA1, NA2) angeschlossene Vorrichtung (RA) vorgesehen ist, die bei Netzausfall automatisch vom Ladebetrieb auf Wechselrichterbetrieb umschaltet.
  4. 4. Transistor-Wechselrichter nach Anspruch 3, d a -d u r c h g e k e n n ze i c h n e t , daß zur Umschaltung zwischen Wechselrichter und Ladebetrieb ein Relais (RA) vorgesehen ist, das über einen Umschaltkontakt (r2) jeweils das Steuerteil für Wechselrichterbetrieb (SW) oder das Steuerteil für Ladebetrieb (SL) an die Versorgungsspannung (+UB) schaltet und die Hochspannungswicklung (HW) des Transformators (TR) über einen Arbeitskontakt (rI) vom Netz abtrennt
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Funkschau, 1973, H. 25, S. 979-981 *
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