DE4000056A1 - Transistor-wechselrichter in brueckenschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transistor-Wechselrichter in Brückenschaltung, insbesondere zur Speisung eines Hochspan­ nungstransformators eines Röntgengenerators, bei dem der Wechselrichter modular in mehreren Ebenen aufgebaut ist und die Verbindungsleitungen zwischen den Ebenen flexibel und steckbar ausgebildet sind, wobei die Transistormodule mit potentialfreiem Gehäuse ausgeführt und gemeinsam auf einer Grundplatte und die Steuerschaltung für die Transistormodule auf einer darüberliegenden Platte angeordnet sind.

Es ist üblich, Schaltungsanordnungen der Leistungselektronik räumlich in einen Leistungsteil, einen Steuerteil und die Stromversorgung des Steuerteiles aufzugliedern, um Rückwir­ kungen von Störungen des leistungselektronischen Teiles auf den Steuerteil zu reduzieren. Mit dem Bekanntwerden von Bau­ elementen der Leistungselektronik im potentialfreien Gehäuse kam es zu neuen konstruktiven Lösungsmöglichkeiten in der An­ ordnung der einzelnen Komponenten in einem Gerät.

So ist ein Stromversorgungsgerät für Werkzeugmaschinenantriebe bekannt, bei dem mehrere jeweils in einem erheblich isolier­ ten Gehäuse untergebrachte Thyristorhalbbrückenmodule auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind (DE-PS 28 05 019). Die gemeinsame Grundplatte dient dabei sowohl als Kühlkörper als auch als Rückwand des Gehäuses für die gesamte Baugruppe. Die zugehörige Steuerelektronik ist auf Leiterplatten unter­ gebracht, die an einer das Gehäuse verschließenden Fronttür befestigt sind. Die Leiterplatten sind dabei untereinander so­ wie mit den Thyristorhalbbrückenmodulen über Bandleitungen ver­ bunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transistor- Wechselrichter der eingangs genannten Art anzugeben, der einer­ seits möglichst kompakt ausgebildet ist, bei dem andererseits aber auch die konstruktiven Vorteile der modularen Bauweise, insbesondere deren Servicefreundlichkeit, zum Tragen kommen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindungsleitungen zwischen der Steuerschaltung und den Steuerelektroden der Transistormodule eine definierte Länge besitzen derart, daß diese Leistungsinduktivität als Teil der Steuer­ schaltung in der Ausschaltphase benutzt wird, und daß zwischen Grund- und darüberliegender Platte eine die Steuerschaltung gegen Störbeeinflussung schützende Abschirmplatte eingefügt ist. Während durch die erste Maßnahme dynamischen Erfordernissen der Steuerschaltung für die Leistungshalbleiterbauelemente beim Aus­ schaltvorgang ohne die ansonsten hierfür erforderlichen zusätz­ lichen Bauelemente Rechnung getragen wird, führt letztere Maß­ nahme zu einer Verringerung des Abstandes zwischen der die Transis­ tormodule tragenden Grundplatte und der Platte, welche die Steuerschaltung aufnimmt, ohne eine größere Störbeeinflussung in Kauf nehmen zu müssen. Beide Maßnahmen tragen somit zu einer kompakteren Bauweise des Wechselrichters bei, wobei das Konzept des modularen Aufbaus nicht verlassen wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Verbindungsleitungen zwischen der Steuerschaltung und den Steuerelektroden der Transistormodule durch anein­ andergereihte Ferritringe bzw. Ferritperlen geführt sind. Dadurch wird eine hinreichende Induktivität bei kürzestmög­ licher Leitungslänge erreicht.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispiels und einer Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Transistor-Wechselrichters, der modular in mehreren Ebenen aufgebaut ist,

Fig. 2 die Anordnung der Leistungsbauelemente des Wechsel­ richters auf einer Grundplatte in Draufsicht und

Fig. 3 die Innenschaltung eines Transistormoduls mit po­ tentialfreiem Gehäuse.

Gemäß Fig. 1 ist der zur Speisung eines Hochspannungstrans­ formators eines Röntgengenerators dienende Wechselrichter in vier zueinander parallelen Ebene a bis d aufgebaut. Mit 1 ist eine Grundplatte bezeichnet, die in der Ebene a liegt und auf beliebiges Potential, z. B. Erdpotential des Gehäuses, gelegt und somit konstruktiv einfach im Röntgengenerator angeordnet werden kann. Auf der Grundplatte 1 befinden sich die Leistungs­ bauelemente, d. h. vier Transistormodule 2 bis 5 in Brückenschal­ tung, Ein- und Ausgangsklemmen 6 bzw. 7 sowie eine Schutzbe­ schaltung 8 für die Transistormodule 2 bis 5. Über dieser Grund­ platte 1, die gleichzeitig als Kühlkörper für die Transistor­ module 2 bis 5 fungiert, ist in der Ebene b unter Zuhilfenahme metallischer Gewindebolzen 9, 10 eine Abschirmplatte 11 aus Stahl­ blech befestigt. Darüber und zwar in der Ebene c befindet sich eine gleichfalls mittels der Gewindebolzen 9, 10 fixierte Platte 12, auf der eine Steuerschaltung 13, das heißt die gal­ vanisch getrennten Steuerstufen der vier Transistormodule 2 bis 5 angeordnet sind. Über der Platte 12 ist schließlich mit Hilfe der Gewindebolzen 9, 10 in der Ebene d eine Leiterplatte 14 be­ festigt, welche Bauelemente für die digitale Impulserzeugung und Impulsaufbereitung sowie die Stromversorgung der Elektro­ nik aufnimmt. Die Verbindungsleitungen 15 bis 20 sowie 21 zwi­ schen Bauelementen der Grundplatte 1 und der Platte 12 einerseits und Baulementen der Platte 12 und der Leiterplatte 14 anderer­ seits sind flexibel und steckbar ausgebildet, so daß durch Ab­ heben bzw. seitliches Abklappen der einzelnen Platten 11, 12 und 14 ein einfacher Service möglich ist. Die von den Basis- und Emitteranschlüssen der Transistormodule 2 bis 5 zu der auf der Platte 12 angeordneten Steuerschaltung 13 führenden Verbin­ dungsleitungen, von denen in der Zeichnung lediglich die Ver­ bindungsleitungen 15, 16 und 19, 20 der Transistormodule 2 und 3 dargestellt sind, haben eine definierte Länge, so daß diese Leitungsinduktivitäten als Teilinduktivitäten der Steuerschal­ tung 13 zur verzögerten Einschaltung des negativen Basisstromes beim Ausschaltvorgang der Leistungstransistoren der Transistor­ module 2 bis 5 benutzt werden können. Durch diese Maßnahme sind die hierfür ansonsten notwendigen zusätzlichen Bauelemente ent­ behrlich, was der Möglichkeit einer kompakteren Bauweise des Wechselrichters entgegenkommt. Um bei möglichst kurzer Leitungs­ länge eine ausreichende Induktivität zu erzielen, ist es auch denkbar, diese Verbindungsleitungen durch aneinandergereihte Ferritringe bzw. Ferritperlen zu führen. Auf der Grundplatte 1, das heißt in der Ebene a, sind die Emitter- und Kollektoranschlüs­ se der Transistormodule 2 bis 5 entsprechend der Brückenschaltung untereinander und mit den Ein- und Ausgangsklemmen 6 bzw.7 durch Stromschienen 22 verbunden. Diese aus vorgefertigten Stanz­ teilen realisierbaren Stromschienen 22 können beim Ein- bzw. Aus­ schalten der Leistungstransistoren Ströme mit großer Flanken­ steilheit führen, für den Fall, daß die Ausgangsspannung des Wechselrichters rechteckförmig sein soll. Das Einfügen der Platte 11 zum Zwecke der Abschirmung elektrostatischer und vor allem elektromagnetischer Störfelder läßt eine Verringerung des Ab­ standes zwischen der Grundplatte 1 und der Platte 12 und damit der Bauhöhe des Wechselrichters zu, was gleichfalls dem Ziel dient, die Kompaktheit des Wechselrichters zu erhöhen. Die bei­ spielsweise aus einem Varistor und RC-Gliedern bestehende Schutzbeschaltung 8 der Brückenschaltung ist zentral auf der Grundplatte 1 angeordnet, so daß die Verbindungsleitungen zu den Transistormodulen 3 und 4 sowie zu den Ausgangsklem­ men 7 möglichst kurz sind. Jeder der Transistormodule 2 bis 5 besteht aus zwei Leistungsttransistoren 23, 24 in Darlington­ schaltung, die mit Widerständen 25, 26 und Dioden 27, 28 beschaltet sind (Fig. 3).

Claims (2)

1. Transistor-Wechselrichter in Brückenschaltung, insbesondere zur Speisung eines Hochspannungstransformators eines Röntgen­ generators, bei dem der Wechselrichter modular in mehreren Ebenen aufgebaut ist und die Verbindungsleitungen zwischen den Ebenen flexibel und steckbar ausgebildet sind, wobei die Tran­ sistormodule mit potentialfreiem Gehäuse ausgeführt und gemein­ sam auf einer Grundplatte und die Steuerschaltung für die Tran­ sistormodule auf einer darüberliegenden Platte angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (15, 16, 19, 20) zwischen der Steuerschaltung (13) und den Steuerelektroden der Transistormodule (2 bis 5) eine definierte Länge besitzen, derart, daß diese Leitungsinduktivität als Teil der Steuerschal­ tung (13) in der Ausschaltphase benutzt wird, und daß zwischen Grund- und darüberliegender Platte (1 und 12) eine die Steuer­ schaltung (13) gegen Störbeeinflussung schützende Abschirmplatte (11) eingefügt ist.

2. Transistor-Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsleitungen (15, 16, 19, 20) zwischen der Steuerschaltung (13) und den Steuerelektroden der Tran­ sistormodule (2 bis 5) durch aneinandergereihte Ferritringe bzw. Ferritperlen geführt sind.