FI79634B - Frekvensomformare. - Google Patents

Description

1 79634

Taaj uusmuuttaj a

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista taajuusmuuttajaa.

5 Varauskytkimen sykronoidulla ohjauksella, joka on riippuvainen pääpatentin (FI 75454) vaihtosuuntaajan (kytkimen) jännitteestä, on ennen muuta se suuri etu, että käyttötila mukautuu automaattisesti vaihtosuuntaajan mukaan: mikäli tämä esimerkiksi siihen kytketyn laitteen 10 häiriön takia kytketään pois, niin lakkaa automaattisesti myöskin huippuarvonsäädin toimimasta, eikä vaihtosuuntaaja saa enää mitään energiaa. Vastaavasti huippuarvonsäädin alkaa toimia myös automaattisesti vaihtosuuntaajan alettua värähdellä.

15 Kun pääpatentin kohteen mukaisesti varauskytkimen kautta kulkevan virran kulkuaika on riippuvainen myös va-rauskondensaattorin jännitteestä, muuttuu automaattisesti huippuarvonsäätimen luovuttama teho, kun vaihtosuuntaajan ulostulojännitettä muutetaan, esimerkiksi lampputehon muut-20 tamiseksi. Lampputehon muuttamiseksi riittää siten vaihtosuuntaajan, esimerkiksi sen käyttötaajuutta, säätäminen, tai - vakiokäyttötaajuuden vallitessa - muuttaa vaihtosuuntaajan olevan kytkimen johtavuusaikaa.

Lopuksi on taajuusmuunnin myöskin käytettävissä 25 tasavirralla ilman mitään vaihtokytkentää, jolloin kaikki luetellut edut jäävät voimaan.

Keksinnön tarkoituksena on yhä edelleen vähentää rakenneosien määrää. Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella laitteella.

30 Seuraavassa selitetään keksinnön eräs suoritusmuo- toesimerkki viitaten oheiseen kuvioon.

Tasasuuntaaja G kaksivaihekytkennässä on sisääntulo-puolelta kytketty esittämättömän suodattimen kautta vaihtovirtaverkkoon (220 volttia/50 hertziä) ja syöttää ulostulo-35 puolelta varauskuristimen L ja varausdiodin D kautta va- * 2 79634 rauskondensaattoria C. Rinnan näiden kanssa on kaksi sar-jaankytkettyä, vuorotellen johtavaa transistoria, jotka on kytketty vaihtosuuntaajaan. Varausdiodin D vieressä olevaa transistoria T3 nimitetään seuraavassa toisiotran-5 sistoriksi ja toista transistoria Tl ensiötransistoriksi. Rinnan toisiotransistorin T3 kanssa on kuormitushaara pur-kauslamppuineen E, sarjaresonanssipiiri C2, L2, tasauskon-densaattori Cl ja kyllästysmuuntajan ensiökäämi LO sarjaanky tkettyinä, jolloin sarjaresonanssipiirin purkauslampun 10 E molempien esihehkutettavien elektrodien välissä on kondensaattori C2, jonka yksi elektrodi on suoraan kytketty kondensaattoriin C.

Kyllästysmuuntaja Tr käsittää niin kaksi toisiokää-mitystä L31, L32 kuin myös valvontakäämityksen L33; toisio-15 käämitykset L31, L32 on kytketty ensiö- ja toisiotransis-toreiden Tl, T3 ohjauspiireihin siten, että ne kytketään vuorotellen johtaviksi tasasuuntaajaan jälleenmagnetoinnin aikana. Tällöin on kyllästysmuuntaja mitoitettu niin, että sen määrittelemä vaihtosuuntaajan käyttötaajuus on hieman 20 sarjaresonanssipiirin resonanssitaajuuden yläpuolella: siten muodostuu toisiaan seuraavien päälleohjauspulssien välille välejä niin, että ensiötransistorin ja toisiotransistorin samanaikaisen johtavassa tilassa olemisen ja sitä kautta kondensaattorin C oikosulkemisen mahdollisuus on 25 poissuljettu. Virran johtamiseksi molempien transistoreiden samanaikaisen poiskytkettynä olemisen aikana on kummankin transistorin kytketty rinnan takavirtadiodit Dl, D2. Ensiötransistorin Tl päällekytkennän aikana kondensaattorin C jännite on kuormitushaarassa ja johtaa suodatinkonden-30 saattorin Cl varautumiseen kuviosta ilmenevällä polarisuu-della. Tl:n sulkeutumisen jälkeen virta kulkee kuormitus-haaran kautta, sarjaresonanssipiirin kuristimen L2 kautta ja edelleen takaisinkytkentädiodin D2 kautta, kunnes T3 on auki: sitten suodatinkondensaattorin Cl varaus poistuu T3:n 35 ja kuormitushaaran kautta, kunnes T3 jälleen menee kiinni.

* 3 79634

Sen jälkeen kuormitusvirta kulkee samaan suuntaan kondensaattorin C ja takaisinkytkentädiodin Dl kautta eteenpäin, kunnes Tl uudelleen avautuu.

Huippuarvonsäädin pisteviivan vasemmalla puolella 5 toimii teho- MOS-transistorilla T2.1, jonka ohjausta on oleellisesti yksinkertaistettu; sen ohjauselektrodi liittyy nimittäin vastuksen kautta kondensaattoriin C5, joka sar-jaankytkettynä kondensaattorin C7 kanssa muodostaa vaihtosuuntaajan ensiötransistorin Tl kanssa jännitteenjakajan. 10 C5:n jännitettä rajoitetaan zener-diodin D6 avulla. Tämä jännitteenjakaja, ja erityisesti C7, on niin mitoitettu, että ensiötransistorin Tl sulkeuduttua C7:n kautta kulkeva virta riittää, niin C5:n kuin myöskin transistorin T2.1, hilakapasitanssin varaamiseksi nopeasti ja siten ohjaamaan 15 T2.1:tä. Tämä tehotransistori pysyy sitten johtavana, kun nes sen ohjausjännite loppuu. Näin tapahtuu viimeistään, kun ensiötransistori Tl jälleen on johtavassa tilassa, jossa sitten hilakapasitanssi T2.1:stä C7:n ja Tl:n kautta purkautuu.

20 Yleensä T2.1 sulkeutuu aikaisemmin, sillä kun tran sistori T8, joka on rinnan kodensaattorin C5 kanssa, on johtavana ja purkaa T2.1:n hilakapasitanssin. Niin tapahtuu silloin, kun jännite viivekondensaattorissa C6 on saavuttanut zenerdiodin D3 kautta annetun raja-arvon.

25 C6:n varaaminen on riippuvainen kondensaattorin C, jonka kanssa viivekondensaattori C6 on vastuksen R62 kautta kytketty rinnan, jännitteestä. Tämä vastus on kytketty rinnan kondensaattorin C4 ja vastuksen Rl kanssa, jotka toisiinsa nähden ovat sarjaankytketyt: tällä tavalla on C6:n 30 varautuminen myöskin riippuvainen varauskondensaattorin C vaihtoj ännitekomponenteista.

C6:n lisävarautuminen C4:n ja Rl:n kautta johtaa transistorin T2.1 läpi kulkevan virran kestoajan lyhentymiseen tasasuuntaajan G puoliaaltojännitteen amplitudin 35 kasvaessa ja siten verkkovirran parempaan siniaaltomuotoon.

4 79634

Vielä parempia tuloksia saavutetaan tässä mielessä, kun C6:ta ei vaihtojännitteen kannalta ole kytketty kondensaattoriin C, vaan vastuksen Rl' kautta - katkoviivalla merkittyyn - jännitteenjakajaan kondensaattoreineen C4' ja 5 C, joka on rinnan tasasuuntaajan G kanssa. Siten kondensaattori C voi myöskin sisältyä tähän jännitteenjakajaan, jolloin siis C on kytketty C:tä tulevaan plusjohtoon: siten vähenee komponenttien tarve jännitteenjakajaa varten. Tämä on niin mitoitettu, että se toimii pääasiassa 10 vain verkkovirran kaksinkertaisella taajuudella ja korkea-taajuisella häiriöjännitteellä, jonka huippuarvonsäädin myös itse tuottaa, pääosin aikaansaaden oikosulun. Tämä pätee riippumatta patenttivaatimuksissa 1 esitetystä huip-puarvonsäätimen tyypistä.

15 Viivekondensaattori C6 on edelleen kytketty diodin D8 kautta rinnan ensiötransistorin Tl kanssa: se purkautuu siten aina, kun Tl johtaa virtaa ja alkaa varaamaan silloin kun Tl sulkeutuu, ts. siis myös samanaikaisesti kuin virta kulkee T2.1 läpi.

20 Siten T2.1 ohjataan synkronoidusti vaihtosuuntaa jaan, jolloin sen virrankulkuaika riippuu viivekondensaat-torin varautumisesta.

Vaihtosuuntaaja ja samaten huippuarvonsäädin alkavat toimia vasta, kun jännite on alkukondensaattorissa C8 saa-25 vuttanut sellaisen arvon, että sen energia trigger-diodin D13 läpi kuljettuaan kytkeytyy ensiötransistorin Tl ohjaus-elektrodille ja kytkee transistorin johtavaan tilaan. Sy-tytyskondensaattori C8 sijaitsee lisäksi, toisaalta vastusten R2, R4 ja lampun E toisen elektrodiin liittyvään kon-30 densaattoriin C ja toisaalta diodin D10 kautta, rinnan ensiötransistorin Tl kollektori-emitterivälin kanssa: kun verkkojännite on kytketty jälkeen tasasuuntaajaan, latautuu kondensaattori C varauskuristimen ja varausdiodin kautta ja siten myös sytytyskondensaattori C8, kunnes ensiö-35 transistori Tl on avattu: silloin sytytyskondensaattori sa- s 79634 manaikaisesti purkautuu DIO:n kautta jälleen niin, ettei tämä käynnistinkytkin enää voi tulla mukaan vaihtosuuntaajan jaksottaisten värähtelyjen aikana.

Käytettäessä taajuusmuunninta purkauslampun E kans-5 sa, on huolehdittava taajuusmuuntimen katkaisusta, kun purkauslamppu on pysyvästi toimintakyvytön ja johtaa siis vain toistettuihin, tuloksettomiin käynnistysyrityksiin. Tätä tarkoitusta varten on olemassa triodityristori T4, jonka kanssa kyllästysmuuntajan Tr valvontakäämi L33 on 10 kytketty rinnan diodien Dll, D12 kautta ja sytytyskonden-saattorin C8 vastuksen R2 kautta ja joka saa pitovirtansa purkauslampun elektrodin viereisen kondensaattorin C ja etuvastuksen R4 kautta.

Valvontakäämiin L33 on diodin Dll kautta kytketty 15 rinnan myös RC-osa R3,C9, joka taas trigger-diodin D14 kautta on kytketty rinnan katkaisutyristorin T4 hila-anodi-välin kanssa. Tämän kytkennän tarkoitus ja mitoitus perustuu tosiasialle, että kuormitushaaran purkauslampun kautta kulkevan ja valvontakäämin L33 etenevän virran amplitudi 20 on lampun ollessa sytyttämätön (resonanssitapaus) oleellisesti suurempi kuin lampun ollessa sytytetty (vaimennettu resonanssipiiri): ennalta arvioitavissa olevien tuloksettomien käynnistyskertojen jälkeen, C9 on niin paljon varautunut, että katkaisutyristori T4 avaa trigger-diodin Dl4 25 kautta ja oikosulkee valvontakäämin L33. Siten vaihtosuuntaajan transistoreiden ohjausjännitteet putoavat pois ja vaihtosuuntaajan toiminta on katkaistu. Sellaiseen katkaisuun ei kuitenkaan johda tavallinen avausyritys, eikä tavallinen lamppuvirta, koska tällöin C9:n jännite ei saavuta 30 trigger-diodin D14 läpikulkuun tarvittavaa arvoa.

Koska jännitteennostajan synkroniohjaus on riippuvainen vaihtosuuntaajan kytkimen suorakaidejännitteestä, niin huippuarvonsäädin katkaistaan automaattisesti vaihtosuuntaajalla ja kytketään jälleen käynnistämällä vaihto-35 suuntaaja.

6 79634

Vaihtosuuntaaja jää suljetuksi, kunnes katkaisuty-ristorin T4 pitovirta katkeaa ja tämä voi siksi jälleen siirtyä suljettuun tilaan. Tämän lisäksi voidaan esimerkiksi verkkojännite katkaista. Erittäin yleinen on kuiten-5 kin katko seurauksena viallisesta lampusta, joka vaihdetaan ilman verkkojännitteen katkaisua. Kun pitovirtapiiri viedään lampun elektrodiin, pitovirta katkeaa automaattisesti lampun vaihdon yhteydessä niin, että taajuusmuunnin uuden lampun asennuksen jälkeen jälleen värähtelee.

10

Claims (4)

7 79634

1. Taajuusmuuttaja, jossa on huippuarvonsäädin ja joka käsittää varausdiodin (D) ja varauskuristimen (L) 5 kautta tasavirtalähteeseen (G) kytketyn kondensaattorin (C), varauskytkimen (T2.1), joka suljetaan ohjauspiirillä jaksottain ohjausarvosta riippuvalla toimintasuhteella (V) ja tällä tavoin kytkee varauskuristimen (L) tasavirtalähteeseen (G), sekä varauskondensaattorilla (C) syötetyn 10 vaihtosuuntaajan, jossa on kaksi vuorotellen päälle ohjattavaa kytkintä (Tl, T3), jotka ovat keskenään sarjaankyt-kettyinä rinnan varauskondensaattorin (C) kanssa, jolloin varauskytkimen ohjauspiiri on synkronoitu taajuusmuuttajan toiseen kytkimeen (Tl, T3) suorakaidejännitteen avulla 15 siten, että varauskytkin (T2.1) tätä toista kytkintä avattaessa sulkeutuu ja viivemuistin (C6) tiettyyn kynnysarvoon varaamisella määrätyn ajan jälkeen (TL) avautuu, ja jolloin viivemuistin (C6) purkauspiirl on johdettu vaihtosuuntaajan mainitun toisen kytkimen (Tl) kautta, t u n-20 n e t t u siitä, että varauskytkin on teho-MOS-transistori (T2.1), jonka ohjauselektrodin ja toisen elektrodin väli toisaalta on rinnankytketty ohjattavan kytkimen (T8) kanssa ja toisaalta muodostaa kondensaattorin (C7) kanssa sarja-kytkennän, joka on rinnan kytketty vaihtosuuntaajan mai-25 nitun toisen kytkimen (Tl) kanssa, joka on myöskin asennettu viivevaraajan (C6) purkauspiirlin ja että ohjattava kytkin (T8) ohjataan kynnysarvoilmaisimella (D3) suljettuun tilaan viivekondensaattorin (C6) jännitteestä riippuvaisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun nettu siitä, että MOS-tehotransistoria (T2.1) ohjaava kondensaattori (C7) on mitoitettu siten, että varmistetaan MOS-transistorin hilakapasitanssin riittävän nopea varautuminen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, joi- β 79634 loin tasavirtalähde (G) on vaihtovirtaverkosta syötetty tasasuuntaaja, joka syöttää suodattamatonta puoliaaltojännitettä, ja jolloin mainittu toimintasuhde on riippuvainen kondensaattorin (C) jännitteestä ja - sinimuotoisen 5 verkkovirran tuottamiseksi - riippuvainen eräästä tasasuuntaajan (G) puoliaaltojännitteestä johdetusta korjausarvos-ta, tunnettu siitä, että viivevaraaja (C6) on vastuksen (Rl') kautta kytketty rinnan kondensaattorin (C) kanssa, joka yhdessä toisen kondensaattorin (C4') kanssa 10 muodostaa jännitteenjakajan, joka on kytketty rinnan tasasuuntaajan (G) kanssa ja mitoitettu siten, että se pääasiassa toimii kaksinkertaisella taajuudella tasasuuntaajaa syöttävän vaihtojännitteen taajuuteen verrattuna ja oiko-sulkee korkeampitaajuiset häiriöjännitteet.

4. Patenttivaatimuuksen 3 mukainen laite, tun nettu siitä, että varauskondensaattori (C) sijaitsee jännitteenjakajassa. 9 79634