CH416814A - Selbsterregter Wechselrichter mit regelbarer Ausgangsspannung vermittels Impulslängenmodulation des Primärstromes im Frequenzbereich von einigen Hz bis zu 3 kHz - Google Patents

Description

  Selbsterregter     Wechselrichter    mit regelbarer. Ausgangsspannung     vermittels          Impulslängenmodulation    des     Primärstromes    im Frequenzbereich von     einigen        Hz    bis zu 3     kHz       Es sind     Wechselrichterschaltungen    bekannt, mit       Hilfe    derer aus Gleichspannung Wechselspannung mit       steuerbarem        Effektivwert    und frei wählbarer Fre  quenz erzeugt werden kann.  



  Die Regelung der Ausgangsspannung von autono  men     Wechselrichtern    wird durch Variation der     Fluss-          dauer    des Gleichstromes erreicht. In den bisherigen  Schaltungen wurden hierfür zusätzliche     steuerbare     Ventile vorgesehen, die nur der Aufgabe dienen, den  Gleichstrom vor dem Ende einer Halbperiode zu  löschen. Bei diesen Schaltungen sind die Spannungen  an den steuerbaren Ventilen nicht genau     bestimmt,     sie hängen vom     jeweiligen    Belastungsfall ab.

   Es  war der Zweck der vorliegenden Erfindung, eine  Schaltung herzustellen, die zur Steuerung der Aus  gangsspannung keine zusätzlichen steuerbaren Ventile  benötigt und bei der die Spannungen an den steuer  baren Ventilen auf den Wert der Quellenspannung  begrenzt ist. Diese Forderungen führten zu der vor  liegenden beispielsweisen Schaltung     (Fig.    1)     mit    vier  steuerbaren Ventilen. Der Vorteil dieser Schaltung  liegt     darin,    dass mit der gleichen Anzahl benötigter  steuerbarer Ventile die gleiche Leistung übertragen  werden kann, wie mit einer     Brückenwechselrichter-          schaltung,    die keine Regelung der Ausgangsspannung  zulässt.

   Die     Parallelwechselrichterschaltung        arbeitet     mit nur zwei steuerbaren Ventilen und kann, bei  gleichem verwendetem     Ventiltyp,    nur die halbe Lei  stung der Brückenschaltung übertragen. Sie lässt eben  falls keine Steuerung der Ausgangsspannung zu. Die  ses Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anschlie  ssend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert  werden.  



  Die     Gleichspannungsquelle        U,        (Fig.    1) arbeitet  abwechslungsweise auf je eine     Serieschaltung    von  einem steuerbaren Ventil, einer Transformatorprimär-         wicklung,    einer     Induktivität    und     einem    zweiten steuer  baren Ventil       (V1-        Wii-LGii-    V2) und       (V3-        W12-LG12-    V4)  Der Wicklungssinn der beiden Primärwicklungen       W11,   <I>W12</I> ist so gewählt, dass in der Sekundärwicklung  W2 eine Wechselspannung u2 entsteht.

   Damit     beim     Zünden der einen     Serieschaltung    die Ventile der an  dern gelöscht werden, sind die Anoden der Ventile  V2 und V4 sowie die Kathoden der Ventile     V1    und     V3     durch je eine Kapazität     C1,    C2 verbunden. Um die an  den Kapazitäten<B><I>Cl,</I></B> C2 (und damit an den steuer  baren Ventilen) auftretenden     transienten    Spannungen  auf den Wert der Quellenspannung     U,    zu begrenzen,  sind Dioden D1,     D3    von den Anoden der Ventile V2  und V4 auf den positiven Pol der Quelle geschaltet.

    Die Kathoden der Ventile V1 und     V3    sind über die  Dioden D2 und D4 mit dem negativen Pol der Quelle  verbunden.  



  Der Ablauf der Vorgänge in der Schaltung ist  folgender: Leiten z. B. die Ventile V1 und V2, so     fliesst     ein Strom     id        durch    die Wicklung     Wii    und die     Induk-          tivität   <B>LG".</B> Da die     Induktivität        LG11    klein ist, liegt  nach kurzer Zeit die     Quellenspannung        U,    an den       Klemmen        a-b    der Wicklung W11.

   Wegen der Trans  formatorwirkung tritt sie     mit    gleichem Vorzeichen  auch an den Klemmen     e-d    der Wicklung Wie und an  den Klemmen     g-h    der Sekundärwicklung W2 auf. Da  durch werden die Kapazitäten C1 und C2 an den  Klemmen     a-d    und f -c auf den Wert der Quellen  spannung aufgeladen. Durch die sekundär angeschlos  sene     Belastungsimpedanz    Z2 fliesst nun der     sekundäre     Laststrom i2.  



  Die     Variation    der Ausgangsspannung u2     wird    er  reicht durch die Veränderung der Zeitdauer, während  der die Ventile     V1    und V2 oder     V3    und V4 im leiten-      den Zustand gelassen werden.

   Zündet man das Ventil  V4, so löscht das Ventil V2 wegen der Spannung     Uq     an den     Klemmen   <B>f</B>     -c    der Kapazität<I>C2.</I> Der Strom     id     durch die Wicklung W11 wird durch den induktiven       Anteil    der Belastungsimpedanz Z2 und durch die In  duktivität<B>LG"</B> weiter     aufrechterhalten.    Dieser Strom       id    lädt die Kapazität C2 um. Sobald ihre Spannung an  den Klemmen     c-f    den Wert der     Quellenspannung    er  reicht hat,     wird    die Diode     D1    leitend.

   Der Strom durch  die Wicklung     Wii        klingt    nun im Kreis       (Di-Vl-        Wii-LGil)     ab. Zugleich     wird    im Moment der     Zündung    des Ven  tils     V4    durch die     in    der Wicklung W12 induzierte Span  nung ein Strom durch den     Kreis          (W12-LG12-V4-D4)

  -          geschickt.    Dieser Strom klingt mit dem Verschwinden  der Spannung an der Wicklung W12 nach der Zeit  konstanten dieses Kreises ab  Bis zum Moment der Zündung des     Ventils        V3     kann nun die     Gleichspannungsquelle        U,    keine Ener  gie an die     Belastungsimpedanz    Z2 liefern.

   Nach der  Zündung des Ventils     V3    fliesst der Strom     id    über das  Ventil     V3,    die Wicklung W12, die     Induktivität    LG12  und das Ventil     V4.    In den Wicklungen     Wii    und W2  werden jetzt umgekehrt gepolte     Spannungen    induziert.  Die     Spannung    an der Wicklung     Wii    bewirkt     jetzt     auch die Umladung der Kapazität     C1    über den Kreis       (v3-Ci-W11-LG"-Di).     



       Sobald    die     Spannung    der Kapazität     C1    an den Klem  men     d-a    den Wert der     Quellenspannung    erreicht hat,       wird    die Diode D2 leitend. Der durch die     Induktivität          LGii        fliessende    Strom     klingt    im Kreis  <B>(LG"</B> -Dl -     v4   <I>- D2 -</I>     W11)     ab.

   Nun herrscht der gleiche Zustand für die rechte       Primärwicklung    W12, wie er zu Anfang     für    die     linke     Wicklung     Wii    angenommen wurde. Der sekundäre  Laststrom 12 fliesst nun in entgegengesetzter Richtung.  Werden die Ventile V2     und    V1 der Reihe nach gezün  det, so läuft der gleiche Vorgang symmetrisch zur  Längsachse A -B der Schaltung ab, und man kommt  zum     Ausgangszustand    zurück.  



  Die Zündung der Ventile geschieht durch vier Im  pulsreihen     (Fig.    2). Die Ventile     V1    und     V3    werden  durch zwei um die halbe Periodendauer
EMI0002.0061  
   (180 )    phasenverschobene Impulsreihen     u,1    und     u,2    gezün  det, deren Impulsbreite mindestens 10     ,us    beträgt.  Die Ventile V2 und     V4    werden durch zwei um die  halbe Periodendauer     phasenverschobenene        Recht-          eckimpulsreihen        u,.2    und
EMI0002.0070  
       u,4    gezündet, deren Impuls  breite 180  beträgt.  



  Die positiven Flanken der Reihen     u,.1    und     %    sind  gegenüber den positiven Flanken der Reihen     ug.2    und       u,.4    um den variablen Winkel<I>a</I> verzögert. Der Winkel  a ist steuerbar von 0-180 . Je nach verwendetem  Ventiltyp lassen sich     Frequenzen    bis zu etwa 3     kHz     realisieren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Selbsterregter Wechselrichter mit regelbarer Aus gangsspannung vermittels Impulslängenmodulation des Primärstromes im Frequenzbereich von einigen Hz bis zu 3 kHz, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Serieschaltungen, bestehend aus einem steuerbaren Ventil (Fig. 1:

   V1, V3), einer Transformatorprimär- wicklung (W11, W12), einer Induktivität <B>(LG",</B> LG12) und einem zweiten steuerbaren Ventil (V2, V4), an eine Gleichspannungsquelle (Uq) angeschlossen sind, dass die beiden Primärwicklungen magnetisch gekoppelt sind und dadurch, dass die Anoden der Ventile (V2, V4), deren Kathoden am negativen Pol der Gleich spannungsquelle liegen, durch eine Kapazität verbun den sind und zugleich über Dioden (D1,

   D3) an den positiven Pol der Gleichspannungsquelle angeschlos sen sind und dadurch, dass die Kathoden der steuer baren Ventile (V1, V3), deren Anoden am positiven Pol der Gleichspannungsquelle liegen, durch eine Kapazität verbunden sind und zugleich durch Dioden <I>(D2,</I> D4) an den negativen Pol der Gleichspannungs- quelle angeschlossen sind UNTERANSPRÜCHE 1. Wechselrichter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Ventile als steuer bare Quecksilberdampfventile ausgebildet sind.

   2. Wechselrichter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Ventile als steuer bare Siliziumventile ausgebildet sind.