DE4243062A1 - Resonanzkreis-Wechselumrichter - Google Patents

Resonanzkreis-Wechselumrichter

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Description

Die Erfindung betrifft Umrichter und insbesondere Resonanzkreis-Wechselumrichter zur Erzeugung von hochfrequenter Hochspannung, wobei die Hochspannungswicklung, von der die Hochspannung abgenommen wird, galvanisch vom Resonanzkreis, d. h. dem Speisestromkreis, getrennt ist. Derartige Resonanz-Wechselumrichter werden z. B. als Zündtransformatoren in Öl- und Gasbrennern eingesetzt.
Im einzelnen betrifft die Erfindung einen Resonanzkreis-Wechselumrichter zum Umrichten einer Eingangs-Gleichspannung, wobei diese auch aus einer Ein- oder Mehrphasennetzgleichrichtung erzeugt sein kann, in eine sinusförmige Ausgangs-Wechselspannung.
Zunächst sollen unter Bezugnahme auf Fig. 6 ein herkömmlicher Resonanzkreis-Wechselumrichter und die dabei auftretenden Probleme beschrieben werden.
Wechselumrichter zur Erzeugung von Hochspannungen von herkömmlicher Bauart bestehen, wie in Fig. 6 gezeigt, im allgemeinen aus einer Spannungsversorgungs-Einrichtung 1, G, einer Starteinrichtung 4 und einem Resonanzkreis 2, der periodisch von einer Energiezuführungs-Einrichtung 3 angesteuert wird und dessen Induktivität als Transformator (TR1) zur Erzeugung der Hochspannung verwendet wird. Außerdem ist eine Steuereinrichtung 5 zur Steuerung der Energiezuführungs-Einrichtung 3 vorgesehen.
Der Betrieb eines derartigen Wechselumrichters ist wie folgt. Durch die Starteinrichtung 4 wird die Energiezuführungs-Einrichtung 3 angesteuert, die einen Resonanzkreis 2 zum Schwingen anregt, wobei die Induktivität des Resonanzkreises 2 als Transformator verwendet wird. Von dessen Sekundärwicklung wird die Hochspannung abgenommen.
Die Schwingung des Resonanzkreises 2 wird aufrechterhalten, indem zu bestimmten Zeitpunkten dem Resonanzkreis 2 Energie zugeführt wird. Diese Energie wird über eine Steuereinrichtung 5 und eine Energiezuführungseinrichtung 3 dem Resonanzkreis 2 zugeführt. Die Energiezuführungseinrichtung 3 ist normalerweise eine Halbleiterschalteinrichtung, wobei die Steuereinrichtung induktiv oder kapazitiv mit dem Resonanzkreis gekoppelt ist, um eine Steuerung der Energiezuführung über die Energiezuführungseinrichtung 3 zu bewirken.
Die Starteinrichtung 4, d. h. die Zündeinrichtung, die die Schwingung des Resonanzkreises 2 einleitet, ist bekannt. Fig. 2 zeigt unter anderem eine derartige bekannte Starteinrichtung 41 bestehend aus einem Widerstand RS, einem Kondensator CS und Dioden DS1, DS2.
Im eingeschwungenen Zustand eines derartigen herkömmlichen Wechselumrichters nimmt der Spannungsverlauf UL1 an der Primärwicklung eines Transformators TR1 des Resonanzkreises 2 üblicherweise einen in Fig. 7 gezeigten Spannungsverlauf an. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, weist dieser Spannungsverlauf eine vergleichsweise große Abweichung von der Sinusform auf. Somit weist auch die von der Sekundärwicklung des Transformators TR1 abgenommene Hochspannung eine beträchtliche Abweichung von der Sinusform auf. Insbesondere kennzeichnet Bereich 1 in Fig. 7 eine beträchtliche Unstetigkeit über eine lange Zeitdauer, die benötigt wird, um dem Resonanzkreis 2 über die Energiezuführungseinrichtung 3 einen bestimmten Energiebetrag zuzuführen.
Diese vergleichsweise große Abweichung von der Sinusform hat einen beträchtlichen Nachteil zur Folge. Bei den herkömmlichen Wechselumrichtern für Zündanwendungen können nämlich durch Resonanzerscheinungen starke Überhöhungen der Ausgangsspannung je nach Größe der ausgangsseitigen kapazitiven Last, der Wickelkapazität der Sekundärwicklung und der Streuinduktivität des Transformators TR1 des Resonanzkreises 2 auftreten. Andererseits ist eine große Streuinduktivität bzw. eine geringe Kopplung des Transformators TR1 für die Kurzschlußfestigkeit des Umrichters erforderlich. Diese Resonanzerscheinungen treten vor allem dann auf, wenn dem Wechselumrichter bzw. dem Zündgerät nur wenig Energie entnommen wird, beispielsweise im Leerlauf. Derartige Spannungsüberhöhungen bewirken aber, daß die Isolation der Ausgangswicklung oder der Ausgangsleitungen zerstört werden kann.
Somit muß zur Verhinderung der Resonanzbildung die Ausgangsspannung möglichst sinusförmig sein, d. h. evtl. Unstetigkeiten, also Abweichungen von der Sinusform, müssen unter allen Umständen so gering wie möglich gehalten werden.
Zusammenfassend liegt also der wesentliche Nachteil der herkömmlichen Wechselumrichter darin, daß die Amplitude der Ausgangsspannung wesentlich von der kapazitiven Last des Sekundärkreises des Transformators TR1 beeinflußt wird. Somit ist bei bekannten Wechselumrichtern die Ausgangsspannung in beträchtlichem Maße von der ausgangsseitigen kapazitiven Last, beispielsweise der verwendeten Kabeltypen, der Kabellänge und dem Abstand der Ausgangsleitungen abhängig. Bei extrem ungünstigen Verhältnissen kann sich somit die Nennausgangsspannung an der Sekundärwicklung des Transformators TR1 verdoppeln, wodurch der Wechselumrichter und Isolationsteile zerstört oder beschädigt werden können.
In Anbetracht der oben beschriebenen Nachteile der herkömmlichen Wechselumrichter ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Wechselumrichter zur Erzeugung von hochfrequenter Hochspannung zu schaffen, bei dem mit geringem Schaltungsaufwand eine Überhöhung der Ausgangsspannung verhindert wird und die Ausgangsspannung möglichst sinusförmig und unabhängig von einer kapazitiven Last des Ausgangskreises ist.
Gelöst wird die obige Aufgabe durch einen Resonanzkreis-Wechselumrichter der eingangs beschriebenen Art, der erfindungsgemäß umfaßt
  • a) einen Resonanzkreis, mit einer als Transformator ausgebildeten Induktivität, von dessen Sekundärwicklung die Ausgangs-Wechselspannung abnehmbar ist;
  • b) eine Energiezuführungs-Einrichtung zur Zuführung eines Energiebetrags an den Resonanzkreis;
  • c) eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Energiezuführungs-Einrichtung bezüglich des Ansteuer-Zeitpunktes der Energiezuführungs-Einrichtung;
  • d) eine erste Regeleinrichtung, die auf die Steuereinrichtung und damit auf die Energiezuführungs-Einrichtung in der Weise wirkt, daß in Abhängigkeit von der Höhe der Spannung über der Primärwicklung die Dauer der Energiezuführung geregelt wird;
  • e) eine Entkoppel-Einrichtung zum Entkoppeln der Energiezuführungs-Einrichtung von dem Resonanzkreis, wenn die Energiezuführungs-Einrichtung keine Energie dem Resonanzkreis zuführt, wodurch ein freies Durchschwingen des Resonanzkreises ermöglicht wird.
Insbesondere durch die Kombination der Regeleinrichtung, der Steuereinrichtung und der Entkoppeleinrichtung werden die folgenden wesentlichen Vorteile erreicht:
  • a) der Wechselumrichter ist ausgangsseitig kurzschlußfest;
  • b) die Verlustleistung im Wechselumrichter wird herabgesetzt;
  • c) ein erhöhter Wirkungsgrad des Wechselumrichters wird erreicht;
  • d) der Sekundärstrom in der Sekundärwicklung des Transformators wird wirksam begrenzt;
  • e) die Ausgangsspannung ist weitgehend unabhängig von der kapazitiven Last;
  • f) es muß kein Schutz der Isolationen und des Transformators des Resonanzkreises bezüglich Überspannungen vorgesehen sein; und
  • g) es ist nur ein geringer Schaltungsaufwand notwendig, um eine Erhöhung der Ausgangsspannung zu verhindern und die Ausgangsamplitude weitgehend unabhängig von der kapazitiven Last des Ausgangskreises zu machen.
Weiterbildungen der Erfindung bzw. vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wechselumrichters ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1a ein Blockschaltbild, das das Prinzip des erfindungsgemäßen Wechselumrichters mit einer ersten Regeleinrichtung 7 zeigt;
Fig. 1b ein Blockschaltbild, das das Prinzip des erfindungsgemäßen Wechselumrichters mit einer ersten und einer zweiten Regeleinrichtung 7, 8 zeigt;
Fig. 2a ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wechselumrichters aus Fig. 1a mit einer Regeleinrichtung;
Fig. 2b ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wechselumrichters aus Fig. 1b mit einer ersten und einer zweiten Regeleinrichtung;
Fig. 3 einen Spannungsverlauf UL1 an der Primärwicklung des Transformators TR1 in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2;
Fig. 4 den Verlauf der Spannung UL1B an der zweiten Primärwicklung L1B des Transformators TR1 nach Fig. 2;
Fig. 5 zeitliche Verläufe des Kollektor- und Basisstroms des Transistors T beim Betrieb des Wechselumrichters nach Fig. 2;
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Resonanzkreis-Wechselumrichters; und
Fig. 7 einen Spannungsverlauf UL1 an der Primärwicklung des Transformators TR1 beim Betrieb des herkömmlichen Resonanzkreis-Wechselumrichters nach Fig. 6.
Im folgenden soll zunächst das Prinzip der Erfindung mit einer ersten Regeleinrichtung 7 unter Bezugnahme auf die Fig. 1a erläutert werden. In der Fig. 1 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 6 gleiche Baugruppen.
In dem Wechselumrichter gemäß Fig. 1a wird eine Regelung der Energiezuführung an den Resonanzkreis 2 über die erste Regeleinrichtung 7, die Steuereinrichtung 5, die Energiezuführungseinrichtung 3 und eine Entkopplungseinrichtung 6 durchgeführt. Durch die gesteuerte Energiezufuhr beim Wechselrichter aus Fig. 1a wird ein günstiger Zeitpunkt zur Energiezufuhr und der zugeführte Energiebetrag so bestimmt, daß auch bei einer veränderlichen kapazitiven Last des Sekundärkreises des Transformators TR1 keine wesentlichen Spannungsüberhöhungen in der Ausgangs-Wechselspannung auftreten.
Die Entkoppeleinrichtung 6 ist vorgesehen, um ein freies Durchschwingen des Resonanzkreises 2 zu ermöglichen, und zwar zu jenem Zeitpunkt, wenn die Energiezuführungs­ einrichtung 3 keine Energie an den Resonanzkreis 2 zuführt. Somit entstehen in dieser Zeit keine Unstetigkeiten im Verlauf der Primärspannung UL1 an der Primärwicklung des Transformators TR1.
Um die Energiezufuhr an den Resonanzkreis 2 zu optimieren, wird durch die Steuereinrichtung 5 ein günstiger Zeitpunkt zur Ansteuerung der Energiezuführungs-Einrichtung 3 vorgegeben und durch die Regeleinrichtung 7 wird die Ansteuerzeitdauer der Energiezuführungs-Einrichtung 3 an die Primärspannung UL1 und damit an die dem Resonanzkreis 2 entnommene Energie angepaßt. Dies bedeutet, daß bei großer Energieentnahme aus dem Resonanzkreis 2 ein entsprechend größerer Betrag an Energie dem Resonanzkreis 2 zugeführt wird und daß bei Auftreten einer höheren Ausgangsspannung die Energiezuführung reduziert wird. Dadurch erzeugt der in Fig. 1a gezeigte Wechselumrichter eine nahezu sinusförmige Ausgangsspannung im Sekundärkreis des Transformators TR1, deren Amplitude weitgehend unabhängig von einer kapazitiven Last ist. Auf diese Weise wird mit geringem Schaltungsaufwand über eine Regelung eine Überhöhung der Ausgangsspannung wirksam vermindert, sowie zum Teil auch der Einfluß von Versorgungsspannungsschwankungen auf die zur Verfügung gestellte Energie reduziert.
Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Regelschaltung zur Bestimmung der Zeitdauer und damit des Betrags der Energiezuführung an den Resonanzkreis, wie als Blockschaltbild in Fig. 1a gezeigt, soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2a erklärt werden.
In Fig. 2a besteht die Spannungsversorgungseinrichtung 1 aus einer Gleichspannungsquelle G, die eine Spannung von +UB, -UB erzeugt. Diese Gleichspannungsquelle G kann auch aus einer Ein- oder Mehrphasennetzgleichrichtung bestehen. Der Resonanzkreis 2 ist aus dem Kondensator CK, der Spule L3 eines Stromrückkopplungstransformators TR2 und aus zwei Primärwicklungen L1A, L1B des Transformators TR1 aufgebaut. Die Entkoppel-Einrichtung 61 die den Resonanzkreis 2 mit der Energiezuführungseinrichtung 3 verbindet, ist als eine Freilaufdiode D2 ausgebildet. Die Energiezuführungs-Einrichtung 3 ist als eine Halbleiterschalteinrichtung mit einem Transistor T ausgeführt, und die Steuereinrichtung 5 zur Steuerung dieses Transistors T besteht aus einem Kondensator CB, einem Widerstand RB, einer zweiten Spule L4 eines Stromrückkopplungstransformators TR2. Die erste Regeleinrichtung 7 besteht aus einer Diode D1, die an den gemeinsamen Knotenpunkt der ersten und zweiten Primärwicklungen L1A, L1B des Transformators TR1 angeschlossen ist.
Die Regelung des Energiebetrags bzw. der Zeitdauer der Energiezuführung wird über die Diode D1, die Parallelschaltung des Kondensators CB und des Widerstandes RB und über den gemeinsamen Knotenpunkt zwischen den ersten und zweiten Primärwicklungen L1A, L1B des Transformators TR1 vorgenommen.
Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 2a außerdem eine Starteinrichtung 4 gezeigt, zum Anregen des Betriebs des Wechselumrichters vorgesehen, die aus dem Widerstand RS, dem Kondensator CS und den Dioden DS1 und DS2 besteht. Die Starteinrichtung hat jedoch auf die Funktionsweise des Wechselumrichters bzw. auf die Regelung keinen Einfluß und erzeugt lediglich einen Startimpuls für den Wechselumrichter.
Nun wird der Betrieb des Wechselumrichters aus Fig. 2a unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschrieben. Erfindungsgemäß bildet der Knotenpunkt zwischen den Primärwicklungen L1A, L1B des Transformators TR1 in Verbindung mit den Bauteilen CB, RB sowie D1 eine Regelung, so daß dem Resonanzkreis 2 annähernd nur soviel Energie zugeführt wird, wie über die Sekundärwicklung des Transformators TR1 entnommen wird. Wird dem Resonanzkreis 2 nur wenig Energie entnommen, so wird nämlich die Spannung an der Kathode von der Diode D1 negativer als am Emitter des Transistors T und lädt über die Diode D1 den Kondensator CB negativ gegenüber DUB auf. Dabei bestimmt das Verhältnis der Windungen von L1A/L1B den Einsatzpunkt der Regelung. Diese negative Spannung über dem Kondensator CB bewirkt, daß die Einschaltzeitdauer des Transistors T herabgesetzt wird.
Die Zeitdauer der Ansteuerung des Transistors T wird bestimmt durch das Verhältnis von Primärstrom des Transformators TR1 zum Magnetisierungsstrom des Stromrückkopplungstransformators TR2. Sind beide Ströme gleich groß, so ist der Basisstrom iB des Transistors T gleich Null. Der Steigungswinkel des Magnetisierungsstromes des Transformators TR2 ist bestimmt durch die Spannung über L4, die gebildet wird aus der Summe der Spannungen an dem Kondensator CB und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T. Dies bedeutet, daß bei einer Erhöhung der negativen Spannung über den Kondensator CB die Einschaltzeitdauer des Transistors T herabgesetzt wird.
Die oben beschriebene Regelung erfordert eine Freilaufdiode D2, die ein nahezu freies Durchschwingen des Resonanzkreises ermöglicht. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Unstetigkeit im Verlauf der Primärspannung UL1 an der Primärwicklung des Transformators TR1, hervorgerufen durch die Ansteuerung des Resonanzkreises 2 vom Transistor T, immer nur solange auftreten, wie es zum Ausgleich der über dem Ausgangstransformator TR1 entnommenen Energie erforderlich ist.
Dadurch erzeugt der erfindungsgemäße Wechselumrichter ein nahezu sinusförmiges Ausgangsspannungssignal, dessen Amplitude weitgehend unabhängig vom kapazitiven Lastanteil ist. Auf diese Weise wird mit geringem Aufwand eine Überhöhung der Ausgangsspannung wirksam verhindert.
Es treten nur geringe Unstetigkeiten im Spannungsverlauf von UL1 auf, da die dem Resonanzkreis 2 je Periode zugeführte Energie möglichst genauso groß gemacht wird wie die in einer Periode entnommene Energie. Dies wird durch die oben beschriebene Regelung erreicht. Fig. 3 zeigt den Spannungsverlauf UL1 an der Primärwicklung des Transformators TR1 für den erfindungsgemäßen Wechselumrichter, wobei die Unstetigkeit im Bereich 2 im Gegensatz zu Fig. 7 wesentlich verkürzt ist. In beiden Spannungsverläufen wird jedoch dem Resonanzkreis 2 die gleiche Energiemenge zugeführt. Fig. 3 zeigt also deutlich, daß durch den günstig gewählten Zeitpunkt der Energiezufuhr und der Einstellung der Energiemenge die Abweichungen von der Sinusform erheblich reduziert werden.
Bei geringer Energieentnahme, d. h. bei geringer Bedämpfung des Resonanzkreises 21 wird die Zeit für die Energiezufuhr und damit die Unstetigkeit im Bereich 2 noch weiter herabgesetzt, wenn die zugeführte Energie nur so groß ist wie die entnommene.
Bei der vorliegenden Schaltung treten also durch die geregelte Energiezufuhr und den günstig gewählten Einschaltzeitpunkt der Energiezufuhr keine Spannungsüberhöhungen auf.
Außerdem ermöglicht die Freilaufdiode D2 ein freies Durchschwingen des Resonanzkreises 2, so daß keine zusätzlichen Unstetigkeiten im Verlauf der Primärspannung an der Primärwicklung des Transformators TR1 entstehen. Fig. 4 zeigt deutlich, daß die Spannung UL1B an der zweiten Primärwicklung des Transformators TR1 frei unter -UB durchschwingen kann.
Für einen Wechselumrichter ist es, wie oben erwähnt, wichtig, kurzschlußfest zu sein. Das bedeutet, daß der Sekundärstrom wirksam begrenzt werden muß. Der erfindungsgemäße Wechselumrichter gemäß den Fig. 1 und 2 erreicht diese Kurzschlußfestigkeit effektiv über die Streuinduktivität des Transformators TR1 und über die oben beschriebene Regelung.
Der Transistor T wird zu einem Zeitpunkt eingeschaltet, wenn die Anode von D2 negativer ist als der Emitter des Transistors T, so daß über der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T keine Spannung anliegt. Deshalb entstehen während des Einschaltvorganges des Transistors T auch keine Kommutierungsverluste am Transistor T. In der Zeit, in der im Transistor T ein Kollektorstrom iC, wie in Fig. 5 gezeigt, zu fließen beginnt, wird der Basisstrom iB solange nachgeführt, bis der Magnetisierungsstrom des Stromrückkopplungstransformators TR2 gleich groß ist wie der Primärstrom des Transformators TR1.
Um die Leitendverluste zu minimieren, ist ein optimales Ausräumen der Basis des Transistors T notwendig. Für einen ausreichenden Ausräumstrom der Basis des Transistors T sorgt die Ladung des Kondensators CB, was nach der Speicherzeit des Transistors T zu sehr kurzen Schaltzeiten und damit zu kleinen Abschaltverlusten führt. Dies ist in Fig. 5 deutlich gezeigt.
Außerdem werden die Kommutierungsverluste auch während des Abschaltvorganges des Transistors T reduziert, weil der Kondensator CK den Spannungsanstieg in dieser Zeit über die Kollektor-Emitter-Strecke erheblich herabsetzt.
Auf diese Weise vermindert der erfindungsgemäße Wechselumrichter nicht nur Spannungsüberhöhungen am Ausgang des Transformators TR2, sondern minimiert auch die im Wechselumrichter entstehende Verlustleistung, was einen sehr hohen Wirkungsgrad des Wechselumrichters zur Folge hat.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1b bzw. 2b gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von Fig. 1a bzw. Fig. 2a dadurch, daß zusätzlich zu der ersten Regeleinrichtung 7 eine zweite Regeleinrichtung 8 vorgesehen ist. Die Funktionsweise des in Fig. 1b und 2b gezeigten Ausführungsbeispiels ist bis auf den zusätzlichen Effekt der zweiten Regeleinrichtung 8 die gleiche wie unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 oben beschrieben und besitzt somit die gleiche Vorteile.
Wie in Fig. 2b gezeigt, wird die zweite Regeleinrichtung 8 durch die Regelwicklung L5 des Transformators TR1 und die Diode D3 gebildet. Die Dioden D1 und D3 sind an den gemeinsamen Knotenpunkt des Kondensators CB, dem Widerstand RB und der Spule L4 des Stromrückkopplungstransformators TR2 geführt. Somit wird eine weitere Verbesserung der gesamten Regelung durch Hinzufügen einer zusätzlichen zweiten Regeleinrichtung 8, wie in Fig. 1b gezeigte erreicht. Die zusätzliche Wicklung L5 auf TR1 soll mit L2 eine möglichst feste Kopplung haben, um ein nahezu gleiches Abbild der Sekundärspannung von L2 zu erhalten. Übersteigt die Spannung an L2 einen vorgeschriebenen Wert, so übersteigt auch die Spannung an L5 die Flußspannung der Diode D3 und lädt den Kondensator CB negativ gegenüber -UB auf. Damit wird die Einschaltdauer des Transistors T verkürzt und so die Energiezufuhr an den Resonanzkreis verringert. Die zweite Regeleinrichtung 8, bestehend aus L5 und D3, wirkt nur im Falle einer Spannungsüberhöhung an L2 und wirkt gleichermaßen wie die erste Regeleinrichtung 7 auf den Kondensator CB und bewirkt im Regelfall eine Verkürzung der Energiezufuhr an den Resonanzkreis 2. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß zusätzlich zur Wirkung der ersten Regeleinrichtung 7 eine Überhöhung der Ausgangsspannung verhindert wird.

Claims (15)

1. Resonanzkreis-Wechselumrichter zum Umrichten einer Eingangs-Gleichspannung in eine sinusförmige Ausgangs-Wechselspannung, umfassend:
  • a) einen Resonanzkreis (2, CK, L1a, L1b) mit einer Induktivität (L1a, L1b), ausgebildet als Transformator (TR1), von dessen Sekundärwicklung (L2) die Ausgangs-Wechselspannung abnehmbar ist;
  • b) eine Energiezuführungs-Einrichtung (3, T) zum Zuführen eines Energiebetrags an den Resonanzkreis (2, CK, L1a, L2b);
  • c) eine Steuereinrichtung (5, Cb, Rb, TR2) zum Steuern der Energiezuführungs-Einrichtung (3, T) bezüglich des Ansteuer-Zeitpunkts der Energiezuführungs-Einrichtung (3, T);
  • d) eine erste Regeleinrichtung (7, L1a, L1b, D1), die auf die Steuereinrichtung (5, Cb, Rb, TR2) und damit auf die Energiezuführungs-Einrichtung (3, T) in der Weise wirkt, daß in Abhängigkeit von der Höhe der Spannung über der Primärwicklung die Dauer der Energiezuführung geregelt wird;
  • e) eine Entkoppel-Einrichtung (6, D2) zum Entkoppeln der Energiezuführungs-Einrichtung (3, T) von dem Resonanzkreis (2), wenn die Energiezuführungs- Einrichtung (3, T) dem Resonanzkreis (2) keine Energie zuführt, wodurch ein freies Durchschwingen des Resonanzkreises (2) ermöglicht wird.
2. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß eine Start-Einrichtung (4, RS, CS, DS1, DS2) zum Starten des Wechselumrichters vorgesehen ist.
3. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswechselspannung eine einphasige Wechselspannung ist.
4. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (L2) des Transformators (TR2) von der die Ausgangswechselspannung abnehmbar ist, vom Resonanzkreis (2) galvanisch getrennt ist.
5. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkoppeleinrichtung (6) eine Freilaufdiode (D2) ist.
6. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezuführungseinrichtung (3, T) ein Transistor (T) ist, der von der Steuereinrichtung (5) so gesteuert wird, daß er immer dann eingeschaltet wird, wenn die Freilaufdiode (D2) noch gesperrt ist.
7. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Regeleinrichtung (8, L5, D3) vorgesehen ist, die bei Übersteigen einer vorgegebenen Spannung an der Sekundärwicklung (L2) des Transformators (TR1) bewirkt, daß die Energiezufuhr über die Steuereinrichtung (5) und die Energiezuführungs-Einrichtung (3) zum Resonanzkreis (2) verringert wird.
8. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) die Primärwicklung des Transformators (TRI) aus zwei Primärwicklungen (L1A, L1B) besteht;
  • b) eine erste Diode (D1), die die erste Regeleinrichtung (7) mit der Steuereinrichtung (5) verbindet, an den gemeinsamen Knotenpunkt der Primärwicklungen (L1A, L1B) angeschlossen ist; und
  • c) der Einsatzpunkt der ersten Regeleinrichtung (7) durch das Verhältnis der Windungszahlen der Primärwicklungen (L1a, L1b) des Transformators (TR1) bestimmt wird.
9. Resonanz-Wechselumrichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) eine zusätzliche Regelwicklung (L5) auf dem Transformator (TR1) aufgebracht ist, die zusammen mit einer an die Steuereinrichtung (5) angeschlossenen zweiten Diode (D3) die zweite Regeleinrichtung (8) bildet; und
  • b) der Einsatzpunkt der zweiten Regeleinrichtung (8) durch das Verhältnis der Windungszahlen der Sekundärwicklung (L2) zur Windungszahl der Regelwicklung (L5) bestimmt wird.
10. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) die Steuereinrichtung (5) einen Kondensator (CB) und einen Strom-Rückkopplungs-Transformator (TR2) enthält; und
  • b) die Steuereinrichtung (5) die Steuerung der Energiezuführungseinrichtung bezüglich der Einschaltzeitdauer der Energiezuführung abhängig von einer Ladung über dem Kondensator (CB) bewirkt, die der Kondensator (CB) über die erste Diode (D1) und die zweite Diode (D3) abhängig von den ersten und zweiten Regeleinrichtungen (7, 8) erhält.
11. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) und der Resonanzkreis (2) über einen Stromrückkopplungstransformator (TR2) gekoppelt sind.
12. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (UL1b) an einer Primärwicklung (L1b) des Transformators (TR1) negativer als die Eingangsgleichspannung (-UB) werden kann.
13. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselumrichter mit einer gleichgerichteten Netzspannung arbeitet.
14. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselumrichter ausgangsseitig kurzschlußfest ist.
15. Resonanzkreis-Wechselumrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Resonanzkreis (2) zur Verfügung gestellte Energie in einem weiten Bereich unabhängig von Änderungen der Versorgungsspannung ist.
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DE4415942A1 (de) * 1994-05-05 1995-11-23 Neumann & Stallherm Gmbh Selbsterregender Hochfrequenzgenerator

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DE2018152B2 (de) * 1969-04-24 1972-05-18 Thorn Lighting Ltd., London Halbleiter-oszillator

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