DE3222994C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schwingkreiswech selrichter in Halbbrückenschaltung mit einem Rückkopplungs transformator zum Betrieb einer Last mit einer periodischen Spannung aus einer Gleichstromquelle.The invention relates to a resonant circuit Half-bridge inverters with a feedback transformer for operating a load with a periodic Voltage from a direct current source.
Ein solcher Wechselrichter wurde durch die AT-PS 2 17 572 be kannt.Such an inverter was by AT-PS 2 17 572 be knows.
Solche Wechselrichter in Halbbrückenschaltung werden haupt sächlich zur Versorgung von überwiegend induktiven oder ohm'schen Lasten mit induktivem Anteil eingesetzt; durch den induktiven Anteil der Lastcharakteristik nämlich wird der Um schaltvorgang der Stromkommutierung von einem Schalterelement der Halbbrücke zum jeweils anderen verlustarm gestaltet. Soll eine rein ohm'sche Last oder eine mit kapazitivem Anteil be trieben werden, so wird durch Einfügen einer Anpassungsschal tung zwischen dem Ausgang des Wechselrichters und der Last eine induktive Lastcharakteristik erreicht.Such inverters in half-bridge circuit become main mainly for the supply of predominantly inductive or ohmic loads with an inductive component; through the The inductive part of the load characteristic is namely the order switching process of current commutation from a switch element the half bridge to the other is designed with low losses. Should a purely ohmic load or one with a capacitive component are driven by inserting an adjustment scarf between the output of the inverter and the load achieved an inductive load characteristic.
Soll die Ausgangsleistung eines derartigen Wechselrichters verändert werden, so gibt es im wesentlichen vier Möglich keiten: Änderung der Versorgungsspannung, Änderung einer even tuell vorhandenen Anpassungsschaltung, Einführung eines lücken den Betriebes der Schalterelemente oder eine Änderung der Betriebsfrequenz.Should the output power of such an inverter There are essentially four possible changes speed: change of supply voltage, change of an even currently existing adaptation circuit, introduction of a gap the operation of the switch elements or a change in Operating frequency.
Eine Änderung der Versorgungsspannung des Wechselrichters zum Zwecke der Leistungsregelung bedingt wegen des festen Zusammenhangs der Ausgangsspannung mit der Versorgungs spannung (die Ausgangsspannung ist i. a. ein Rechteck signal, bzw. bei Vorhandensein bestimmter Entlastungs netzwerke ein Rechtecksignal mit abgeschrägten Flanken, dessen Amplitude gleich der Versorgungsspannung ist) eine proportionale Änderung der Ausgangsspannung; sie ist jedoch mit großem konstruktivem Aufwand verbunden, da i. a. dazu dem Wechselrichter ein weiterer Umformer eingangsseitig in Serie geschaltet werden muß, um die erforderliche Span nungstransformation zu ermöglichen. Dadurch wird der Haupt vorteil des Schwingkreiswechselrichters, seine einfache schaltungstechnische Realisierung, aufgehoben.A change in the supply voltage of the inverter to Purpose of the performance regulation due to the fixed Relationship of the output voltage with the supply voltage (the output voltage is generally a rectangle signal, or in the presence of certain relief networks a square-wave signal with beveled edges, whose amplitude is equal to the supply voltage) proportional change in output voltage; however it is connected with great design effort because i. a. to another converter on the input side must be connected in series to the required span enable transformation. This will be the main advantage of the resonant circuit inverter, its simple circuitry implementation, canceled.
Die Änderung einer eventuell vorhandenen Anpassungsschaltung zur Veränderung der an die Last abzugebenden Leistung kommt einer Umkonstruktion des Wechselrichters gleich und braucht daher nicht weiter erläutert zu werden.The change of a possibly existing adaptation circuit to change the power to be delivered to the load a redesign of the inverter and needs therefore not to be explained further.
Die Veränderung der Wechselrichtercharakteristik durch lückenden Betrieb der beiden Schalterelemente wird üblicher weise in jedem Halbbrückenwechselrichter vorgesehen, da sonst die Möglichkeit besteht, daß die beiden Schalter elemente, deren Serienschaltung an der Versorgungsspannung liegt, gleichzeitig leitend werden und dadurch die Ver sorgungsspannung kurzschließen: durch die dann fließenden Querströme (Kurzschlußströme) werden die Schalterelemente in der Regel zerstört werden (die konstruktive Abhilfe be steht im Einfügen einer sogenannten Sättigungsdrossel in Serie zu den Schaltern, an der während eines kurzzeitig auftretenden Kurzschlusses die Versorgungsspannung abfallen kann, ohne daß es zur Ausbildung eines Querstromes kommt). Wegen des i. a. induktiven Charakters der Last bleibt die Brückenspannung trotz des lückenden Betriebes der Schalter rechteckförmig und die an die Last abgegebene Leistung wird nicht verändert; erst wenn die Tastlücken so weit ver größert werden, daß der induktive Charakter der Last den Strom in den Tastlücken nicht weiter aufrecht zu halten vermag, wird die Ausgangsspannung von der Rechteckform abweichen, stromlose Pausen zwischen den einzelnen Schalt impulsen werden auftreten und dadurch wird die an die Last abgegebene Leistung verringert. Derartige lange Tastlücken, die zur Leistungsstellung geeignet sind, können jedoch bei einem Schwingkreiswechselrichter kaum realisiert werden.The change in the inverter characteristic by intermittent operation of the two switch elements is becoming more common provided in every half-bridge inverter, because otherwise there is a possibility that the two switches elements whose series connection to the supply voltage lies, at the same time become conductive and thereby ver Short circuit the supply voltage: through the then flowing Cross currents (short-circuit currents) become the switch elements usually destroyed (the constructive remedy be is in the insertion of a so-called saturation choke in Series to the switches on during a short time occurring short circuit the supply voltage drop can, without the formation of a cross flow). Because of the i. a. the inductive character of the load remains Bridge voltage despite the failing operation of the switches rectangular and the power delivered to the load becomes not changed; only when the key gaps ver so far be enlarged that the inductive character of the load Unable to maintain current in the key gaps capable, the output voltage is of the rectangular shape deviate, currentless pauses between the individual switching impulses will occur and this will give the load output reduced. Such long gaps, which are suitable for the provision of services can, however a resonant circuit inverter can hardly be realized.
Die Änderung der an die Last abgegebenen Leistung durch Variation der Frequenz läßt sich insbesondere durchführen, wenn die Last induktiven oder ohm'schen Charakter mit induktivem Anteil zeigt, oder wenn diese Charakteristik durch einen Ankoppelkreis erreicht wird; dann ist der von der Last aufgenommene Strom bei konstanter Ausgangsspannung des Wechselrichters abhängig von der Frequenz. The change in the power delivered to the load by The frequency can be varied in particular if the load is inductive or ohmic in character inductive portion shows or if this characteristic is achieved by a coupling circuit; then that is from the current consumed at a constant output voltage of the inverter depending on the frequency.
Die Schwingfrequenz des Wechselrichters wird wesentlich durch den Rückkoppelkreis bestimmt und die Veränderung der Frequenz wird durch Veränderung der Bauteil werte des Rückkoppelkreises erreicht. Daraus ergibt sich un mittelbar eine weitere Problematik dieses Wechselrichters: Toleranzen der im Rückkopplungskreis verwen deten Bauteile beeinflussen die Schwingfrequenz und damit die vom Wechselrichter an die Last abgegebene Leistung. Dies ist besonders störend bei der Serienfertigung einer derartigen Schaltung, wo man aufgrund dieser Abhängigkeit ohne Abgleich von Bauelementen im Rückkoppelkreis bzw. in den Ansteuer kreisen der beiden Schalterelemente nicht auskommen kann. Dies steht im krassen Gegensatz zur konstruktiven Einfachheit des selbstschwingenden Wechselrichters.The oscillation frequency of the inverter is essentially determined by the feedback circuit and the Changing the frequency is done by changing the component values of the feedback circuit reached. This results in un indirectly another problem this Inverter: Use tolerances in the feedback loop components influence the oscillation frequency and thus the Power delivered by the inverter to the load. This is particularly disruptive in the series production of such Circuit where you can adjust due to this dependency of components in the feedback circuit or in the control circles of the two switch elements can not get by. This stands in stark contrast to the constructive simplicity of the self-oscillating inverter.
Aufgabe der Erfindung ist es, vorstehende Probleme der Lei stungsregelung bei Schwingkreiswechselrichtern der ein gangs genannten Art zu lösen.The object of the invention is to solve the above problems of lei power control for resonant circuit inverters to solve the type mentioned above.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß für die Steue rung bzw. Regelung der in der Last umgesetzten Leistung bzw. für dessen Abschaltung der Rückkopplungstransformator eine zu sätzliche Steuerwicklung aufweist, an die eine Stell- bzw. Re gelschaltung für die Veränderung des Magnetflusses im Rück kopplungstransformator angeschlossen ist. According to the invention this is achieved in that for the tax regulation or regulation of the power implemented in the load or for switching off the feedback transformer one too has additional control winding to which a control or Re Gel circuit for changing the magnetic flux in the back coupling transformer is connected.
Hierdurch läßt sich insbesondere der Vorteil erreichen, daß durch geeignete Beeinflussung des in der potentialfreien Wicklung fließenden Stromes die Ansteuersignale für beide Schalterelemente gemeinsam beeinflußt werden und damit die Schwingfrequenz gesteuert werden kann.In this way, the advantage can be achieved in particular that by suitably influencing the in the potential-free Winding current flowing the control signals for both Switch elements are influenced together and thus the Vibration frequency can be controlled.
Nachstehend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigtThe invention is described below with reference to FIG Drawings described for example. It shows
Fig. 1 das Prinzipschaltbild des bekannten Wechselrichters von dem die Erfindung ausgeht, Fig. 1 shows the principle circuit diagram of the conventional inverter from which the invention
Fig. 2 das Detailschaltbild des Wechselrichters gemäß Fig. 1, Fig. 2 shows the detail circuit diagram of the inverter of FIG. 1,
Fig. 3a bis 3h Strom- und Spannungsverläufe an Punkten der Schaltung gemäß Fig. 2, Fig. 3a to 3h current and voltage waveforms at points of the circuit of Fig. 2,
Fig. 4 den in erfindungsgemäßer Weise weitergebildeten Wechselrichter der Fig. 1 bzw. Fig. 2, FIG. 4 is further formed in the inventive manner inverters of FIGS. 1 and Fig. 2,
Fig. 5a bis 5c mögliche Ausführungsformen der Stell- bzw. Regelschaltung gemäß Fig. 4, FIGS. 5a to 5c possible embodiments of the positioning and control circuit of FIG. 4,
Fig. 6 den in erfindungsgemäßer Weise ausge stalteten Wechselrichter gemäß Fig. 1 bzw. 2 mit einer weiteren Ausführungsform der Stell- bzw. Regelschaltung und Fig. 6 to be in an inventive manner stalteten inverter according to Fig. 1 or 2 with a further embodiment of the positioning and control circuit, and
Fig. 7 wieder eine andere Ausführungsform der Stell- bzw. Regelschaltung. Fig. 7 shows another embodiment of the control circuit.
Der in Fig. 1 gezeigte Wechselrichter 1 nach dem Stand der Technik wird an den Klemmen AB mit Gleichspannung versorgt und liefert an seinen Ausgangsklemmen CD eine Wechsel spannung für die an diese Klemme CD angeschlossene Last 2. Bevorzugt handelt es sich bei dieser Last 2 um eine ohmisch-induktive Last. Der Wechselrichter 1 besteht aus zwei Schalterstufen 3 und 4, welche über jeweils einen An steuerkreis 5 bzw. 6 mit den Sekundärwicklungen w₂ eines Rückkopplungstransformators 7 verbunden sind. Die Primär wicklung w₁ des Rückkopplungstransformators wird vom Last strom IL durchflossen. Ein "Lastkreis" 8 stellt den für das verlustarme Schalten vorteilhaften induktiven Charakter der Last sicher bzw. formt als Tiefpaßfilter die von den Schalterstufen 3 und 4 erzeugte Rechteckspannung in eine annähernd sinusförmige Spannung um und gestattet weiters die Anpassung der Last 2 an die Versorgungsspannung des Wechselrichters, und zwar ist je nach Bemessung des Lastkreises 8 eine Spannungserhöhung oder Spannungsverminderung (Im pedanztransformation) möglich. Ein Startkreis 9 erzeugt die für das Anschwingen der Schaltung notwendigen Signale.The inverter shown in FIG. 1 1 according to the prior art is supplied to the terminals AB with DC voltage, and supplies at its output terminals CD voltage for the terminal connected to this CD load 2 exchange. This load 2 is preferably an ohmic-inductive load. The inverter 1 consists of two switch stages 3 and 4 , which are each connected via a control circuit 5 or 6 to the secondary windings w 2 of a feedback transformer 7 . The primary winding w₁ of the feedback transformer is flowed through by the load current I L. A “load circuit” 8 ensures the inductive character of the load, which is advantageous for low-loss switching, or, as a low-pass filter, converts the square-wave voltage generated by the switch stages 3 and 4 into an approximately sinusoidal voltage and also allows the load 2 to be adapted to the supply voltage of the inverter , depending on the dimensioning of the load circuit 8, a voltage increase or voltage reduction (in pedance transformation) is possible. A starting circuit 9 generates the signals necessary for the circuit to oscillate.
Fig. 2 zeigt eine hinsichtlich der Schalterstufen und der Ansteuerkreise detaillierte Schaltung. Jede Schalterstufe ist im wesentlichen durch einen Bipolartransistor 10 bzw. 11 realisiert. Die Basis-Ermitterstrecke jeweils eines Transistors ist über einen als Ansteuerkreis dienenden Widerstand 12, 13 einer Sekundärwicklung w₂ des Rück kopplungstransformators 7 parallel geschaltet. Jede Emitter-Kollektorstrecke der Transistoren 10, 11 ist mit einer jeweils im selben Sinn gepolten Diode 14, 15 überbrückt. Fig. 2 is a switch with respect to the stages and the drive circuits shows detailed circuitry. Each switch stage is essentially realized by a bipolar transistor 10 or 11 . The base-emitter path of each transistor is connected in parallel via a resistor 12, 13 serving as a control circuit of a secondary winding w₂ of the feedback transformer 7 . Each emitter-collector path of the transistors 10, 11 is bridged with a diode 14, 15 which is polarized in the same sense.
Nachstehend ist die Funktionsweise der Schaltung gemäß Fig. 2 an Hand der Strom- und Spannungsverläufe gemäß Fig. 3 näher erläutert, wobei Fig. 3a die Kollektorspannung Uc₁₀ des Transistors 10, Fig. 3 den Kollektorstrom Ic₁₀ des Transistors 10, Fig. 3c den Kollektorstrom Ic₁₁ des Transistors 11, Fig. 3d den durch die Last 2 fließenden Laststrom IL, Fig. 3e den durch die Diode 14 fließenden Diodenstrom ID₁₄, Fig. 3g die Spannung UStw₂ an der dem Transistor 10 zugeordneten Sekundärwicklung des Rück kopplungstransformators 7 und Fig. 3h den Basisstrom IB₁₀ des Transistors 10 zeigt.The mode of operation of the circuit according to FIG. 2 is explained in more detail below on the basis of the current and voltage profiles according to FIG. 3, FIG. 3a the collector voltage U c ₁₀ of the transistor 10 , FIG. 3 the collector current I c ₁₀ of the transistor 10 , FIG . 3c the collector current I c ₁₁ of the transistor 11, Fig. 3d the current flowing through the load 2 load current I L, Fig. 3e the current flowing through the diode 14 diode current I D ₁₄, Fig. 3g, the voltage U Stw ₂ at the transistor 10 associated secondary winding of the feedback transformer 7 and Fig. 3h shows the base current I B ₁₀ of the transistor 10 .
Zunächst sei angenommen, daß der Transistor 10 zum Zeit punkt T₁ leitend sei, sein Kollektorstrom Ic₁₀ wird ent sprechend dem annähernd sinusförmigen Laststrom IL an steigen. Der Laststrom IL fließt durch die Primärwicklung w₁ des Rückkopplungstransformators 7 und ruft dort eine Änderung des magnetischen Flusses hervor. Dadurch wird in der Primärwicklung w₁ eine Spannung induziert (proportional zu UStw₂), welche transformiert mit dem Übersetzungsver hältnis des Rückkopplungstransformators auch an der Sekundärwicklung w₂ des Rückkopplungstransformators auf tritt (UStw₂); der dadurch fließende Basisstrom (IB₁₀) hält den Transistor 10 weiter durchgesteuert (positiver Anteil von IB₁₀). Sobald der Kollektorstrom Ic₁₀ seinen Maximalwert überschritten hat, fällt die in der Sekundär wicklung w₂ induzierte Spannung auf Null und kehrt schließlich ihr Vorzeichen um, es fließt daher im Basiskreis ein negativer Basisstrom und der Transistor 10 wird ausge schaltet (negativer Anteil von IB₁₀). Daraufhin wird der Transistor 11 durch die in der ihm zugeordneten Wicklung mit umgekehrter Polarität induzierten Spannung durchge schaltet, sein Kollektorstrom Ic₁₁ steigt und zwar so lange, bis er durch die Wirkung der anderen Sekundär wicklung w₂ in gleicher Weise wie der Transistor 10 abgeschaltet wird.First, it is assumed that the transistor 10 is conductive at the time T 1, its collector current I c ₁₀ will rise accordingly to the approximately sinusoidal load current I L. The load current I L flows through the primary winding w₁ of the feedback transformer 7 and causes a change in the magnetic flux there. As a result, a voltage is induced in the primary winding w₁ (proportional to U Stw ₂), which is transformed with the ratio of the feedback transformer to the secondary winding w₂ of the feedback transformer (U Stw ₂); the resulting base current (I B ₁₀) keeps the transistor 10 turned on (positive portion of I B ₁₀). As soon as the collector current I c ₁₀ has exceeded its maximum value, the voltage induced in the secondary winding w₂ falls to zero and finally reverses its sign, therefore a negative base current flows in the base circuit and the transistor 10 is switched off (negative portion of I B ₁₀). Thereupon the transistor 11 is switched on by the voltage induced in its associated reverse polarity winding, its collector current I c ₁₁ increases and until it is turned off by the action of the other secondary winding w₂ in the same way as the transistor 10 .
Unter der Voraussetzung, daß der Rückkopplungstrans formator 7 im linearen Betrieb arbeitet, wird die Schaltung annähernd auf der Grundfrequenz des Ausgangskreises schwingen. Um Querströme durch die beiden Brückentransistoren 10, 11 zu vermeiden, wird eine "lückende" Ansteuerspannung be nötigt, d. h., während einer bestimmten Zeitdauer keiner der beiden Schalttransistoren 10, 11 durchgesteuert wird. Dies wird gemäß dem Stand der Technik erreicht, indem der Rückkopplungstransformator so dimensioniert wird, daß der Magnetkern nur während eines kleinen Zeitraumes während der Schaltungsperiode nicht gesättigt ist. Dies führt zu Steuerspannungsformen, wie sie in Fig. 3g gezeigt sind. Hierdurch ist die Schwingfrequenz des Wechselrichters nicht mehr ausschließlich durch den Ausgangskreis bestimmt, sondern auch von den Sättigungseigenschaften des Rückkopplungs transformators. Wenn dieser Rückkopplungstransformator schon relativ früh im Verlauf der Schaltperiode gesättigt ist, wird der jeweils durchgeschaltete Transistor schon früh gesperrt und damit die Schwingfrequenz des Wechsel richters erhöht. Die Frequenz des Ausgangsstromes liegt daher über der Resonanzfrequenz des Ausgangskreises. Der Ausgangskreis zeigt daher induktives Verhalten, sein Scheinwiderstand wird mit steigender Frequenz größer und der Ausgangsstrom sinkt mit steigender Frequenz bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen. Diese Abhängigkeit des Ausgangsstromes und damit der Ausgangsleistung des Wechsel richters wird in erfindungsgemäßer Weise dazu genützt, die an einen Wechselstromverbraucher abzugebende Leistung zu beeinflussen. Hierzu wird gemäß Fig. 4 bei einer Schaltung gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 der Rückkopplungstransformator 7 mit einer zusätzlichen Steuerwicklung w₃ ausgebildet, an die eine Stell- bzw. Regelschaltung 16 für die Veränderung des Magnetflusses im Rückkopplungstransformator 7 ange schlossen ist. Durch den zusätzlich über diese Steuer wicklung entnommenen Strom IR wird der gesamte Magnetfluß im Kern des Rückkopplungstransformators beeinflußt und damit festgelegt, bei welcher Größe des Ausgangsstromes IL der Kern magnetisch gesättigt wird; hierdurch ist auch der Umschaltzeitpunkt der Brückenspannung (Uc₁₀) festgelegt.Assuming that the feedback transformer 7 operates in linear mode, the circuit will oscillate approximately at the fundamental frequency of the output circuit. In order to avoid cross-currents by the two bridge transistors 10, 11, a "lückende" driving voltage is be forces, that is, during a certain period of time, none of the two switching transistors 10, 11 is controlled. This is achieved according to the prior art by dimensioning the feedback transformer in such a way that the magnetic core is not saturated for only a small period during the switching period. This leads to control voltage waveforms as shown in Fig. 3g. As a result, the oscillation frequency of the inverter is no longer determined exclusively by the output circuit, but also by the saturation properties of the feedback transformer. If this feedback transformer is saturated relatively early in the course of the switching period, the transistor that is turned on is blocked early and thus increases the oscillation frequency of the inverter. The frequency of the output current is therefore above the resonance frequency of the output circuit. The output circuit therefore shows inductive behavior, its impedance increases with increasing frequency and the output current decreases with increasing frequency under otherwise constant conditions. This dependence of the output current and thus the output power of the inverter is used in the manner according to the invention to influence the power to be delivered to an AC consumer. For this purpose, according to FIG. 4 in a circuit according to FIG. 1 or FIG. 2, the feedback transformer 7 is formed with an additional control winding w₃, to which an actuating or regulating circuit 16 for changing the magnetic flux in the feedback transformer 7 is connected. Through the additional winding taken via this control winding I R , the entire magnetic flux in the core of the feedback transformer is influenced and thus determined at what size of the output current I L the core is magnetically saturated; this also determines the switching time of the bridge voltage (U c ₁₀).
Sobald die Induktion im Kern in die Nähe der Sättigungs induktion kommt, wird durch die rasch geringer werdende Neigung der Magnetisierungslinie B (H) des Kernmaterials auch die induzierte Spannung rasch geringer werden. Damit fällt die Steuerspannung für den jeweils leitenden Transistor auf Null und der Transistor wird gesperrt.Once the induction in the nucleus is close to saturation induction comes, is rapidly diminishing Inclination of the magnetization line B (H) of the core material also the induced voltage quickly decrease. In order to the control voltage for the respective conductive drops Transistor at zero and the transistor is locked.
Fig. 5 zeigt mögliche Ausführungsformen der an die zu sätzliche Steuerwicklung w₃ des Rückkopplungstransformators 7 angeschlossenen Schaltung, nämlich verschiedene Stell schaltungen. Im einfachsten Fall besteht gemäß Fig. 5a die Stellschaltung aus einem linearen oder nicht linearen Widerstand mit ohm'schem bzw. überwiegend ohm'schem Charakter, z. B. aus einem NTC-Widerstand. Durch die Verwendung eines solchen Widerstandes wird eine kontinuierliche Bedämpfung des Magnetkreises in Abhängigkeit von der in der zusätz lichen Steuerwicklung w₃ des Rückkopplungstransformators induzierten Spannung erreicht. Fig. 5 shows possible embodiments of the circuit connected to the additional control winding w₃ of the feedback transformer 7 , namely various control circuits. In the simplest case, according to FIG. 5a, the control circuit consists of a linear or non-linear resistor with an ohmic or predominantly ohmic character, e.g. B. from an NTC resistor. By using such a resistor, a continuous damping of the magnetic circuit is achieved as a function of the voltage induced in the additional control winding w₃ of the feedback transformer.
Alternativ kann zur Erzielung einer Schwellwertcharakteristik ein Netzwerk bestehend gemäß Fig. 5b aus einem Widerstand 20 der obigen Art und einer Spannungsquelle 21 oder ein Netz werk gleichfalls aus einem solchen Widerstand 20 und einem Schwellwertschalterelement, z. B. in Form zweier antiparallel geschalteter Dioden 22, 23 vorgesehen werden, wie dies Fig. 5c zeigt. Alternatively, a network can be used to obtain a threshold characteristic consisting in FIG. 5b of a resistor 20 of the above type and a voltage source 21 or a network also from such a resistor 20 and a Schwellwertschalterelement, z. B. in the form of two antiparallel connected diodes 22, 23 , as shown in Fig. 5c.
Eine weitere mögliche Ausführungsform einer Stellstufe zeigt Fig. 5d, gemäß welcher ein Feldeffekttransistor 24 Verwendung findet, der mit seinen Drain- und Sourcean schlüssen an die zusätzliche Steuerwicklung w₃ ange schlossen ist. Der Feldeffekttransistor kann entweder als bloßer Dämpfungswiderstand im Sinne der Fig. 5a arbeiten, indem an seine Gateelektrode eine feste Vorspannung gelegt ist, oder als Stellschaltung mit Schwellwertcharakteristik arbeiten, indem an seine Gateelektrode, z. B. eine Zener diodenschaltung angeschlossen ist. Die Beschaltung der Gateelektrode des Feldeffekttransistors 24 ist in Fig. 5d schematisch durch den Block 25 angedeutet. Als besondere Form der Beschaltung der Gateelektrode des FET ist ein Impulsbreitenmodulator anzusehen, der durch sein Tastver hältnis verschiedene wirksame Kanalwiderstände realisiert bzw. bei dauerndem Durchschalten auch die Abschaltung includiert.Another possible embodiment of a control stage, Fig. 5d, according to which a field effect transistor 24 would use, with its drain and Sourcean circuits on the additional control winding w₃ is closed is. The field effect transistor can either work as a mere damping resistor in the sense of FIG. 5a, by applying a fixed bias voltage to its gate electrode, or as an actuating circuit with threshold characteristic, by working on its gate electrode, e.g. B. a Zener diode circuit is connected. The wiring of the gate electrode of the field effect transistor 24 is indicated schematically by the block 25 in FIG. 5d. A special form of wiring the gate electrode of the FET is a pulse width modulator, which realizes various effective channel resistances through its duty ratio, or includes shutdown if it is switched continuously.
Gemäß Fig. 6 ist die an die zusätzliche Steuerwicklung w₃ des Rückkopplungstransformators angeschlossene Schaltung als Regelschaltung ausgebildet. Diese Ausführungsform wird bevorzugt dann angewendet werden, wenn die Konstanthaltung der Ausgangsspannung unabhängig von Schwankungen der Ver sorgungsspannung bzw. Änderungen der Lastcharakteristik erfolgen soll. Is shown in FIG. 6, the additional control winding of the feedback transformer w₃ connected circuit as a regulating circuit is formed. This embodiment is preferably used when the output voltage is to be kept constant regardless of fluctuations in the supply voltage or changes in the load characteristic.
In Übereinstimmung mit Fig. 5d sind an die zusätzliche Steuerwicklung die Drain- und Sourceelektroden eines Feldeffekttransistors 24 angeschlossen. An den Gate elektrode des Feldeffekttransistors 24 ist ein Regel verstärker 26 angeschlossen, welcher die Differenz aus der an seinem einen Eingang anliegenden Spannung, die dem Sollwert der Lastspannung proportional ist, und einer von einem Mittelwertbildner 28 erzeugten Spannung, die dem Istwert der Lastspannung proportional ist, bildet. Der Eingang des Mittelwertbildners 28 ist direkt an die Last 2 angeschlossen. Mit einer ähnlichen Schaltungsan ordnung kann auch die Konstanthaltung einer anderen Last größe, wie z. B. des Laststromes oder der an die Last ab gegebenen Leistung, erreicht werden. Im übrigen entspricht die Schaltung gemäß Fig. 6 jener der Fig. 4.In accordance with Fig. 5d, the drain and source electrodes are connected to a field effect transistor 24 to the additional control winding. At the gate electrode of the field effect transistor 24 , a control amplifier 26 is connected, which is the difference between the voltage applied to its one input, which is proportional to the setpoint of the load voltage, and a voltage generated by an averager 28 , which is proportional to the actual value of the load voltage , forms. The input of the averager 28 is connected directly to the load 2 . With a similar circuit arrangement, the constant maintenance of another load size, such as. B. the load current or the load from the given power can be achieved. Incidentally, the circuit shown corresponds to Fig. 6 that of Fig. 4.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen der Stell- bzw. Regel schaltung mit Schwellwertcharakteristik kann die Charakte ristik der Stell- bzw. Regelschaltung so gewählt werden, daß der Wechselrichter weiter arbeitet, jedoch mit herab gesetzter Leistung, oder daß der Wechselrichter überhaupt abschaltet, z. B. dann, wenn entnommene Leistung bzw. Strom einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.In the above embodiments of the control Circuit with threshold characteristic can do the characters ristics of the control or regulating circuit can be selected that the inverter continues to work, but with down set power, or that the inverter at all switches off, e.g. B. when power or Current exceeds a predetermined limit.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Stell- bzw. Regel schaltung für den letzteren Betriebsfall zeigt Fig. 7. An exemplary embodiment of the control circuit for the latter case of operation is shown in FIG. 7.
An die Klemme EF der zusätzlichen Steuerwicklung w₃ ist ein steuerbarer Schalter 31 und an dessen Steuereingang ein Komparator 32 angeschlossen. An einem Eingang des Komparators 32 liegt eine Sollspannungsquelle 33, am anderen Eingang des Komparators 32 der Ausgang eines Abtasthaltekreises, welcher die Funktion eines Spitzen wertdetektors mit Haltecharakteristik hat, dessen Eingang an die Klemme E geführt. Im einfachsten Fall kann der Abtasthaltekreis, z. B. aus einer Diode mit einem großen Speicherkondensator bestehen.At the terminal EF of the additional control winding w₃ a controllable switch 31 and a comparator 32 is connected to its control input. At one input of the comparator 32 is a target voltage source 33 , at the other input of the comparator 32 is the output of a sample and hold circuit, which has the function of a peak value detector with a holding characteristic, the input of which leads to the terminal E. In the simplest case, the sample and hold circuit, e.g. B. consist of a diode with a large storage capacitor.
Da die Amplitude der in der zusätzlichen Steuerwicklung induzierten Spannung dem Laststrom proportional ist, trifft dies auch für die am Ausgang des Abtasthaltekreises 34 auftretende Spannung zu. Durch Wahl der Spannung der Soll spannungsquelle 33 kann somit jener maximale Laststrom voreingestellt werden, bei welchem der Wechselrichter ab geschaltet wird. Bei gleich großen Komparatoreingangs spannungen schließt das dann am Komparatorausgang auf tretende Signal den steuerbaren Schalter, wodurch der Magnetkreis des Rückkopplungstransformators sehr stark bedämpft und hierdurch abgeschaltet wird.Since the amplitude of the voltage induced in the additional control winding is proportional to the load current, this also applies to the voltage occurring at the output of the sample and hold circuit 34 . By selecting the voltage of the desired voltage source 33 , that maximum load current can be preset at which the inverter is switched off. If the comparator input voltages are the same, the signal which occurs at the comparator output closes the controllable switch, as a result of which the magnetic circuit of the feedback transformer is very strongly damped and is thereby switched off.
Gleichermaßen liegt im Rahmen vorliegender Erfindung eine Ausführungsform einer Stell- bzw. Regelschaltung, bei welcher zwei Schwellwerte einstellbar sind, nämlich ein unterer Schwellwert, ab welchem die abgegebene Leistung des Sollwertreglers herabgesetzt wird und ein zweiter Schwellwert, bei welchem der Sollwertregler überhaupt abgeschaltet wird.Likewise, it is within the scope of the present invention one embodiment of a control circuit, at which two threshold values can be set, namely a lower threshold from which the output power of the setpoint controller is reduced and a second Threshold at which the setpoint controller at all is switched off.
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