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DE102011122103A1 - Steuereinrichtung für einen mit einem resonanten Lastnetzwerk belasteten Wechselrichter - Google Patents

Steuereinrichtung für einen mit einem resonanten Lastnetzwerk belasteten Wechselrichter Download PDF

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DE102011122103A1
DE102011122103A1 DE102011122103A DE102011122103A DE102011122103A1 DE 102011122103 A1 DE102011122103 A1 DE 102011122103A1 DE 102011122103 A DE102011122103 A DE 102011122103A DE 102011122103 A DE102011122103 A DE 102011122103A DE 102011122103 A1 DE102011122103 A1 DE 102011122103A1
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DE
Germany
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resonant circuit
switching means
inverter
current
voltage
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Pending
Application number
DE102011122103A
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English (en)
Inventor
Faical Dr. Turki
Thomas Vosshagen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Paul Vahle GmbH and Co KG
Original Assignee
Paul Vahle GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Paul Vahle GmbH and Co KG filed Critical Paul Vahle GmbH and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter mit mindestens zwei Schaltmitteln (S1, S2, S3, S4) zur Speisung eines Schwingkreises (LS, CS) aus einer Quelle (Uin, Izk), wobei eine Steuerungseinrichtung des Wechselrichters die Schaltmittel (S1, S2, S3, S4) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung die Schaltmittel (S1, S2, S3, S4) derart steuert, dass – in einem ersten Modus A der Wechselrichter den Schwingkreis (LS, CS) über die Schaltmittel aus der Quelle (Uin, Izk) speist und – in einem zweiten Modus B der Schwingkreis (LS, CS) von der Quelle (Uin, Izk) entkoppelt ist, wobei die Steuerungseinrichtung zur Einregelung eines Soll-Stroms (Ip_soll) im Schwingkreis (LS, CS) oder einer Soll-Spannung (Up_soll) am Schwingkreis (LS, CS) zwischen den beiden Modi A und B hin- und her schaltet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wechselrichter mit mindestens zwei Schaltmitteln zur Speisung eines Schwingkreises aus einer Quelle, wobei eine Steuereinrichtung des Wechselrichters die Schaltmittel steuert.
  • In der modernen Wechselrichtertechnik werden vermehrt resonante Schaltvorgänge als Schaltentlastung der Leistungshalbleiter eingesetzt. Dies führt zu kleineren Schaltverlusten und damit auch zu einem besseren Gesamtwirkungsgrad. Sofern die Wechselrichter mit einem resonanten Lastnetzwerk belastet sind, ist der Schwingkreis im Ausgangskreis und nicht im Zwischenkreis des Wechselrichters aktiv. Die 1 bis 4 zeigen Wechselrichter, die ausgangsseitig einen Schwingkreis speisen. Der Wechselrichter kann, wie in 1 dargestellt, als Push-Pull Wechselrichter ausgebildet sein. Der Wechselrichter wird dabei mittels der Zwischenkreisspannung Uzk gespeist. Der Wechselrichter kann jedoch auch als Halbbrückenwechselrichter (2) oder als Vollbrückenwechselrichter (3) ausgebildet sein.
  • Zur Speisung von resonanten Lasten mittels eines Wechselrichters existieren verschiedene Verfahren. Ein erstes Verfahren sieht vor, dass die Leistungshalbleiter des Wechselrichters mit einer festen Taktfrequenz angesteuert werden. Die Taktfrequenz wird dabei so gewählt, dass möglichst nur kleine Schaltverluste auftreten. Der Betriebspunkt ist dabei bevorzugt leicht induktiv zu wählen. Sofern ein Reihenschwingkreis gespeist wird, werden die Leistungshalbleiter nur dann eingeschaltet, wenn ihre Spannung gleich Null ist und abgeschaltet (ZVS), wenn ihr Strom nahezu Null ist (ZCS). Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass nur ungünstige Regelungsmöglichkeiten über die Taktung der Leistungshalbleiter bestehen, da eine Pulsweitenmodulation hohe Schaltverluste verursacht. Eine weitere Regelungsmöglichkeit besteht in der Variation der Zwischenkreisspannung Uzk des einspeisenden Wechselrichters. Die Zwischenkreisspannung kann z. B. mittels eines DC/DC-Konverters eingestellt werden, wie dies in 4 dargestellt ist.
  • Bei einem zweiten möglichen Verfahren kann die Ausgangsgröße über die Taktfrequenz des Wechselrichters geregelt werden. Dieses Verfahren macht sich die Frequenzabhängigkeit des ausgangsseitigen Schwingkreises zunutze. Die Steuerungseinrichtung taktet dabei die Leistungshalbleiter mit einer höheren Frequenz als die Resonanzfrequenz, so dass immer ein induktiver Betrieb gewährleistet ist. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass zwar bei ZVS eingeschaltet wird, die Leistungshalbleiter aber stets einen gewissen Strom abschalten müssen, wodurch Schaltverluste entstehen.
  • Ein drittes mögliches Verfahren bietet den Vorteil einer Anpassung an Änderungen im Übertragungsmedium, wie z. B. Änderung der Induktivitäten aufgrund mechanischer Beeinflussung, Alterung der Kapazitäten, Erwärmung, usw.. Dabei müssen Messungen vorgenommen werden, die die Zeitvorgaben der Taktung ermöglichen. Bei Verwendung eines Reihenschwingkreises reicht bei den meisten Anwendungen eine Messung des Ausgangsstromes und diesen als invertiertes Ansteuerungssignal an die Leistungshalbleiter weiterzugeben. Die 180° Phasenverschiebung ermöglicht dabei das Anschwingen des Systems.
  • Bei dem vorbeschriebenen Verfahren ist es möglich, auch über die Zwischenkreisspannung zu regeln, wodurch jedoch eine weitere Leistungsstufe in Form eines DC/DC-Wandlers vor den Wechselrichter geschaltet werden muss, wodurch sich nachteilig der Gesamtwirkungsgrad verschlechtert.
  • Aus DE 101 15 326 ist ein Verfahren zur Ansteuerung von abschaltbaren Halbleiterschaltern in Brückenzweigen eines Wechselrichters bekannt, welche zur Versorgung eines an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Parallelschwingkreises dienen, wobei der Wechselrichter mit einem eingeprägter Strom betrieben wird und den Halbleiterschaltern jeweils mindestens eine Diode in Reihe geschaltet ist. Das aus DE 101 15 326 bekannte Verfahren verwendet einen Regler, der einen optimalen Phasenwinkel einregelt, so dass an den Halbleiterschaltern noch an den Reihendioden Spannungsspitzen auftreten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wechselrichter mit einer Steuereinrichtung für die Schaltmittel des Wechselrichters, welche insbesondere als Leistungshalbleiter ausgebildet sind, bereitzustellen, der bei Verwendung einer konstanten den Wechselrichter speisenden Quelle, eine Regelung der Ausgangsgröße auf eine Sollgröße ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung die Schaltmittel derart steuert, dass in einem ersten Modus A der Wechselrichter den Schwingkreis über die Schaltmittel aus der Quelle speist und in einem zweiten Modus B der Schwingkreis von der Quelle entkoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung zur Einregelung eines Soll-Stroms (Ip_soll) im Schwingkreis oder einer Soll-Spannung (Up_soll) am Schwingkreis zwischen den beiden Modi A und B hin- und her schaltet.
  • Dabei wird über die zeitliche Dauer der beiden Modi A und B, insbesondere über deren Tastverhältnis, der Soll-Strom bei Verwendung eines Reihenschwingkreises bzw. die Soll-Spannung bei Verwendung eines Parallelschwingkreises eingeregelt. Dabei steuert die Steuereinrichtung die Schaltmittel weich an, so dass die zeitliche Dauer während der ein Modus aktiv ist gleich oder länger ist als die Periodendauer der Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Die Schaltfrequenz der die Schaltmittel steuernden Steuersignale, insbesondere die Gate-Signale, ist im Modus A von der Resonanzfrequenz des Schwingkreises abhängig, in der Regel minimal größer als die Resonanzfrequenz. Die Steuereinrichtung bzw. der Regler kann dabei vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass die Schaltfrequenz, mit der die Schaltmittel im Modus A geschaltet werden, von der Frequenz des Schwingkreises bestimmt wird.
  • Der Wechselrichter kann durch eine Brückenschaltung realisiert sein. Diese kann als Vollbrücke oder Halbbrücke oder Push-pull ausgebildet sein. In deren Brückenzweigen sind die Schaltmittel angeordnet, wobei der Querzweig durch den Schwingkreis gebildet ist. Bei Verwendung eines halbgesteuerten Wechselrichters sind in den nicht gesteuerten Brückenzweigen Kondensatoren vorzusehen, wie es in 2 dargestellt ist.
  • Sofern am Ausgang des Wechselrichters ein Reihenschwingkreis geschaltet ist, wird der Wechselrichter vorteilhaft durch eine Gleichspannungsquelle, insbesondere eine Spannungsquelle mit konstanter Ausgangsspannung, gespeist. In diesem Fall wird der durch den Reihenschwingkreis fließende Strom Ip geregelt. Als Regler kann ein Zweipunktregler, ein PWM-Regler oder ein Push-Pull-Regler verwendet werden. Im Modus A arbeitet der Wechselrichter normal, wobei die Taktfrequenz der Schaltmittel von der Resonanzfrequenz des Reihenschwingkreises vorgegeben wird. Sofern ein Zweipunktregler verwendet wird, schaltet die Steuereinrichtung auf den Modus B um, sobald der Strom Ip im Reihenschwingkreis einen Maximalwert überschritten hat. Im Modus B ist der Reihenschwingkreis über zwei Brückenzweige des Wechselrichters kurzgeschlossen und somit von der den Wechselrichter speisenden Spannungsquelle entkoppelt. Der Strom im Reihenschwingkreis läuft somit im Modus B über die zwei oberen oder zwei unteren Brückenzweige der Vollbrückenschaltung des Wechselrichters frei. Sofern mittels des erfindungsgemäßen Wechselrichters ein Primärschwingkreis eines Energieübertragungssystems gespeist wird, ändert sich die Resonanzfrequenz des Reihenschwingkreises mit der Breite des Luftspaltes und der sekundärseitigen Last. Abhängig von der sekundärseitigen Güte bzw. Last sinkt der Strom im Reihenschwingkreis mehr oder weniger schnell ab. Sobald der Strom im Reihenschwingkreis einen unteren Schwellwert erreicht oder unterschritten hat, schaltet die Steuereinrichtung wieder in den Modus A um. Beim Wechsel von einem Modus in den anderen wird dabei vorteilhaft welch geschaltet, so dass nur geringe Schaltverluste und störende elektromagnetische Strahlung entstehen.
  • Sofern am Ausgang des Wechselrichters ein Parallelschwingkreis geschaltet ist, wird der Wechselrichter vorteilhaft durch eine Gleichstromquelle, insbesondere eine Konstantstromquelle gespeist. In diesem Fall wird die am Parallelschwingkreis abfallende Spannung Up geregelt. Im Modus A folgt ebenfalls die Schaltfrequenz der Schaltmittel des Wechselrichters der Frequenz des Parallelschwingkreises. Nach dem Überschreiten eines oberen Spannungswertes wird auch hier in den Modus B geschaltet, so dass der Parallelschwingkreis nicht mehr über die Stromquelle gespeist wird. Dazu sind die Schaltmittel für die Dauer des Modus B so zu schalten, dass der Strom der Stromquelle nur durch einen Brückenzweige fließt und die Spannung im Parallelschwingkreis freischwingt.
  • Die Schaltmittel werden möglichst verlustarm geschaltet. Bei Verwendung eines Reihenschwingkreises kann die Steuerungseinrichtung vorteilhaft so weiter gebildet werden, dass die Schaltmittel nur dann eingeschaltet werden, wenn die an ihnen abfallende Spannung gleich Null ist. Der Ausschaltvorgang wird erst dann eingeleitet bzw. freigegeben, wenn der Strom durch das jeweilige Schaltmittel unter einen bestimmten, insbesondere vorgebbaren, Schwellwert gefallen ist. Der Schwellwert wird dabei entweder einmalig durch einen Kalibrierungsvorgang eingestellt, bei dem der Wechselrichter z. B. auf einen optimalen Gesamtwirkungsgrad und/oder geringe elektromagnetische Störungen hin optimiert wird. Durch den optimierten Schwellwert wird der Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung so eingestellt, dass der Ausschaltvorgang weder zu induktiv ist und somit kein zu hoher Strom geschaltet werden muss und auch nicht zu kapazitiv wird, so dass nicht zu nahe am Strom-Nulldurchgang geschaltet wird.
  • Bei Verwendung eines Parallelschwingkreises sind in der Überlappungszeit alle Schaltmittel aktiv, d. h. leitend. Während ein Diagonalpaar der Schaltelemente in Form von steuerbaren Halbleitern geschlossen ist, werden die anderen erst geschlossen, wenn an ihnen ein negativer Spannungsschwellwert Uschwell überschritten wurde. Die Schaltelemente werden vorteilhaft nur dann ausgeschaltet, wenn der in ihnen fließende Strom Null beträgt. Dieser Zeitpunkt ist dann gegeben, wenn eine positive Spannung an den Schaltelementen gemessen wird. Die bevorzugte Phasenlage ist leicht kapazitiv. Damit ergibt sich eine Arbeitsfrequenz fA, die etwas größer ist als die Resonanzfrequenz f0 des Parallelschwingkreises.
  • Aufgrund der Güte des Schwingkreises wird die sprunghafte Änderung der eingespeisten Leistung beim Wechsel von einem Modus zum anderen vorteilhaft geglättet, so dass die Last nur einen kleinen untersynchronen Ripple erfährt.
  • Bei Verwendung eines Reihenschwingkreises wird zumindest die an einem Schaltmittel abfallende Spannung sowie der durch den Schwingkreis fließende Ist-Strom Ip_ist gemessen. Die gemessenen Größen bilden Rückführgrößen für den Regelkreis, der einzuregelnde Soll-Strom Ip_soll bildet die Eingangsgröße des Reglers.
  • Bei Verwendung eines Parallelschwingkreises wird zumindest die an einem Schaltmittel abfallende Spannung sowie die am Schwingkreis abfallende Ist-Spannung Up_ist gemessen. Die gemessenen Größen bilden Rückführgrößen für den Regelkreis, die einzuregelnde Soll-Spannung Up_soll bildet die Eingangsgröße des Reglers.
  • Nachfolgend wird eine mögliche Ausführungsform der Steuereinrichtung für einen vollgesteuerten Vollbrückenwechselrichter mit ausgangsseitigem Reihenschwingkreis erläutert.
  • Die Steuereinrichtung erzeugt für jedes Schaltmittel des Wechselrichters ein Ansteuersignal G1 bis G4, z. B. mittels Flipflops. Hierzu werden die Spannungspotentiale an beiden Endpunkten P1 und P2 des Querzweiges bzw. des Reihenschwingkreises der Vollbrücke ermittelt und mittels Komparatoren mit einem Spannungsschwellwert UPschwell verglichen. Die Ausgangssignale der Komparatoren dienen dabei zur Erzeugung von Einschaltfreigabesignalen. Je nach Einschaltfreigabesignal kann das betreffende Schaltmittel beim nächsten Spannungsnulldurchgang eingeschaltet werden.
  • Die Ausschaltfreigabesignale werden erzeugt, in dem der im Reihenschwingkreis fließende Strom Ip_ist in Komparatoren mit den Stromschwellwerten IposSchwell und INegSchwell verglichen wird. Eine zusätzliche Einrichtung erzeugt zudem ein Sperrsignal, welches sicherstellt, dass nur während der positiven Halbwelle des Stroms und gleichzeitig negativen Steigung des Stroms Ip ein Ausschaltfreigabesignal bzw. während der negativen Halbwelle des Stroms Ip und gleichzeitig positiver Steigung des Stroms Ip ein Ausschaltfreigabesignal für die jeweils leitenden Schaltmittel generiert werden kann. Mittels des Sperrsignals wird somit sichergestellt, dass die Erzeugung des Ausschaltfreigabesignals nur in der zweiten Hälfte einer Halbwelle des Stroms Ip generiert wird. Das Sperrsignal kann beispielsweise durch ein Totzeitglied oder einer Einrichtung bestehend aus einer Reihenschaltung eines Integrators, welcher den Strom Ip integriert, und einer nachgeschalteten Nulldurchgangserkennungseinrichtung, realisiert sein.
  • Durch das Kalibrieren auf einen optimalen Stromschwellwert bzw. optimale Stromschwellwerte IPosSchwell und INegSchwell, wird die Steuerungseinrichtung dahingehend optimiert, dass entweder der Wirkungsgrad maximal und/oder der Grad der elektromagnetischen Störungen minimal wird. Durch die Messung und Verarbeitung des Ist-Stroms Ip_ist sowie der Spannungspotentiale P1 und P2 werden somit die Ansteuersignale G1 bis G4 der Schaltmittel an die Frequenz des Reihenschwingkreises angepasst, wodurch die Wechselrichterfrequenz im Modus A der Resonanzfrequenz des Reihenschwingkreises folgt.
  • Die Steuereinrichtung vergleicht fortlaufend den einzuregelnden Sollstrom Ip_soll mit dem Ist-Strom Ip_ist, und erzeugt ein Stellsignal, welches zusammen mit weiteren Steuersignalen zur Steuerung der Ausschaltfreigabe der beiden Schaltmittel dient, welche das Freilaufen des Reihenschwingkreises im Modus B realisieren. Sobald der Strom Ip_ist einen gewissen Schwellwert Ip_max überschritten hat, werden die beiden Schaltmittel am Ausschalten mittels entsprechender Ausschaltfreigabesignale gehindert, so dass sie den notwendigen bipolaren Kurzschluss realisieren, in dem der Reihenschwingkreis über die Schaltmittel freiläuft und der Strom im Schwingkreis absinkt. Sobald der Ist-Strom Ip_ist wieder unter einen unteren Schwellwert Ip_min gesunken ist, wird wieder in den Modus A zurückgeschaltet. Damit beim Umschalten in den Modus A stets die richtige Polung vorherrscht, Ist es notwendig, dass der Modus B für ganzzahlige Schwingungsperioden aufrechterhalten bleibt. Die kürzeste Zeit, für die der Modus A aktiv sein kann, beträgt eine halbe Schwingungsperiode.
  • Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen und Schaltbildern der erfindungsgemäße Wechselrichter näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1: Push-Pull Wechselrichter nach dem Stand der Technik für resonante Last;
  • 2: Halbbrückenwechselrichter nach dem Stand der Technik für resonanten Lastschwingkreis;
  • 3: Vollbrückenwechselrichter nach dem Stand der Technik für resonanten Lastschwingkreis, der entweder über die Zwischenkreisspannung oder z. B. PWM regelbar ist;
  • 4: Vollbrückenwechselrichter nach dem Stand der Technik für resonanten Lastschwingkreis, dessen Zwischenkreisspannung Uzk mittels DC/DC-Regler zur Regelung des Laststroms Ip geregelt wird;
  • 5: erfindungsgemäße Vollbrückenwechselrichter für einen resonanten Reihenschwingkreis, dessen Eingangsspannung Uin konstant ist und der den Laststroms Ip über den Modiwechsel einregelt;
  • 5a: erfindungsgemäße Vollbrückenwechselrichter für einen resonanten Parallelschwingkreis, dessen Eingangsstrom Izk konstant ist und der die über am Parallelschwingkreis anliegende Spannung Up über den Modiwechsel einregelt;
  • 6: Prinzipschaltbild einer Steuerungseinrichtung für den erfindungsgemäßen Wechselrichter gemäß 5 mit Reihenschwingkreis;
  • 7: Spannung- und Stromverlauf am Ausgang des erfindungsgemäßen Wechselrichters;
  • 7a: Phasengang bei einem Reihenschwingkreis;
  • 8: Signal-, Spannungs- und Stromverläufe;
  • 9: Strom-Spannungs-Diagramme für verschieden zeitliche Taktungen der Modi A und B bei gleichem Tastverhältnis;
  • 10: Prinzipschaltbild einer Steuerungseinrichtung für den erfindungsgemäßen Wechselrichter gemäß 5a mit Parallelschwingkreis.
  • Die 1 bis 4 zeigen Wechselrichter nach dem Stand der Technik.
  • Die Wechselrichter sind für resonante Lastnetzwerke ausgelegt, wobei entweder die Ausgangsgröße über die regelbare Zwischenkreisspannung oder mittels der Taktfrequenz des Wechselrichters eingeregelt wird. Die Wechselrichter können dabei als Push-Pull-, Halbbrücken- oder Vollbrückenwechselrichter ausgebildet sein.
  • Die 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Vollbrückenwechselrichter für einen resonanten Reihenschwingkreis, dessen Eingangsspannung Uin konstant ist und der den Laststroms Ip über den Modiwechsel einregelt. Der Schaltaufbau der gesteuerten Vollbrücke und des Reihenschwingkreises entsprechen grundsätzlich dem aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau. Der erfindungsgemäße Wechselrichter unterscheidet sich von den bekannten Vollbrückenwechselrichtern dadurch, dass er mit einer konstanten Eingangsspannung betrieben wird und sich die Schaltfrequenz der Halbleitschalter durch die Resonanzfrequenz des Reihenschwingkreises entspricht. Die vier in den Brückenzweigen angeordneten Schaltmittel S1, S2, S3 und S4 sind IGBTs, welche durch die Steuersignale G1 bis G4 von der in 6 dargestellten Steuerungseinrichtung gesteuert werden. Die Punkte P1 und P2 bilden die ausgangsseitigen Anschlusspunkte für den Reihenschwingkreis, welcher durch die Kondensatoren CS und die Induktivität LS gebildet ist. Die Induktivität LS kann eine primärseitige Spule zur Energieübertragung auf einen nicht dargestellten sekundärseitigen Schwingkreis sein. Die Eingangsspannung Uin kann konstant sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Eingangsspannung Uin einstellbar ist. Dies ist jedoch für die Funktion des erfindungsgemäßen Wechselrichters grundsätzliche nicht erforderlich, da die Regelung des Strom Ip durch den Wechsel zwischen zwei Modi erfolgt, wobei im ersten Modus A der Wechselrichter normal als Wechselrichter arbeitet und dem Schwingkreis über die Schaltmittel S1 bis S4 Energie aus der Quelle Uin im Takt der Resonanzfrequenz des Schwingkreises LS-CS zuführt und im zweiten Modus B den Reihenschwingkreis entweder mittels der oberen Schaltmittel S2 und S4 oder mittels der unteren Schaltmittel S1 und S3 kurzschließt, so dass sich der Strom Ip über diese Schaltmittel freilaufen kann und somit absinkt.
  • Währen der Kurzschlussphase im Modus B müssen die jeweils nicht am Kurzschluss beteiligten Schaltmittel geöffnet sein, damit die Eingangsspannungsquelle Uin nicht kurzgeschlossen wird. Die Kondensatoren Cg dienen zur Glättung der Eingangsspannung und sind notwendig für die Kommutierung der Schaltmittel. Die Spannungspegel an den Punkten P1 und P2 dienen als Eingangsgrößen für die Steuerungseinrichtung.
  • Die 5a zeigt das Schaltbild des erfindungsgemäßen Wechselrichters, sofern dieser ausgangseitig mit einem Parallelschwingkreis LS-CS belastet ist. Im Gegensatz zum Wechselrichter mit Reihenschwingkreis wird hier nicht der Strom Ip sondern die am Parallelschwingkreis anliegende Spannung Up mittels der rückwärtssperrenden Schaltmittel S1 bis S4 eingeregelt. Die Speisung des Wechselrichters erfolgt in diesem Fall mittels einer Konstantstromquelle, welche den Strom Izk einprägt. Im Modus A arbeitet der Wechselrichter in seinem normalen Modus, wobei die Steuerungseinrichtung entsprechend an die Stellgröße angepasst ist. Im Modus B erfolgt die Entkopplung des Parallelschwingkreises von der Stromquelle zunächst durch das Erzeugen eines Kurzschlusses der Stromquelle Izk mittels eines Brückenzweiges S1 und S2 bzw. S3 und S4. Danach sperren die Schaltmittel des jeweils anderen Brückenzweiges, so dass der Parallelschwingkreis im Modus B frei schwingen kann, wodurch die Spannung Up zeitlich abnimmt. Ist ein unterer Spannungsschwellwert Up_min erreicht, wird wieder in den Modus A zurückgeschaltet, wobei der Modus A solange aufrechterhalten bleibt, bis ein oberer Spannungsschwellwert Up_max erreicht und zurück in den Modus B geschaltet wird.
  • Die 6 zeigt ein Prinzipschaltbild der Steuerungseinrichtung für einen Wechselrichter gemäß 5, der ausgangsseitig mit einem Reihenschwingkreis beschaltet ist. Die Steuereinrichtung erzeugt die Gatesignale G1 bis G4 für die Schaltmittel S1 bis S4. Die Gatesignale G1 bis G4 werden mittels der Flipflops 1, 2, 3, 4 erzeugt, welche mittels der Einschaltfreigabesignale (6, 7, 10, 11) und der Ausschaltfreigabesignale (5, 8, 9, 12) gesetzt bzw. rückgesetzt werden. Die Ausschaltfreigabesignale (5, 8, 9, 12) werden durch den Verlauf des Stromes Ip bestimmt, so dass die Gatesignale G1 bis G4 im Takt des Stromes Ip die Schaltmittel S1 bis S4 steuern. Hierzu weist die Steuerungseinrichtung zwei Komparatoren 23 und 26 auf, die anhand von vorgegebenen Schwellwerten IPosSchwell und INegSchwell die Stromrichtung des Stromes Ip ermitteln. Dabei liegt der Ausgang des Komparators 23, welcher den positiven Stromzustand des Stroms Ip ermittelt an den UND-Gattern 14 und 16 an, die die Ausschaltfreigabesignale für die Schalter S2 und S3 generieren. Der Ausgang des Komparators 26, welcher den negativen Stromzustand des Stroms Ip ermittelt, liegt an den UND-Gattern 13 und 15 an, die die Ausschaltfreigabesignale für die Schalter S1 und S4 generieren. Die Einschaltfreigabesignale (6, 7, 10, 11) werden durch die Komparatoren 17 bis 20 erzeugt, wobei die Komparatoren 17–20 die Spannungspotentiale Up1 und Up2 mit den vier Schwellwerten UPSchwell1, UPSchwell2, UPSchwell3, und UPSchwell4 vergleichen. Erst wenn die Spannungspotentiale Up1 und Up2 unter den jeweiligen Schwellwert UPSchwell,i gesunken sind, werden die jeweils zugehörigen Schaltmittel S1 S4 zum Einschalten freigegeben. Es ist jedoch auch möglich, lediglich zwei Komparatoren vorzusehen, von denen einer für die Generierung der Einschaltfreigabesignale der Schaltmittel 1 und 2 und der andere für die Generierung der Einschaltfreigabesignale der Schaltmittel 3 und 4 zuständig ist. Dabei können beide Komparatoren die Spannungspotentiale Up1 und Up2 mit einem UPSchwell oder gegen getrennte Schwellwerte vergleichen.
  • Der Strom Ip wird mittels des Integrators 24 integriert, wodurch ein Signal Ip90° erzeugt wird, welches durch ein Nulldurchgangserkennungsglied 25 zum Sperrsignal Sperr verarbeitet wird. Das Sperrsignal Sperr ist auf einen Eingang des UND-Gatters 14 und einen Eingang des UND-Gatters 16 geschaltet. Gleichzeitig wird das Sperrsignal Sperr mittels des NICHT-Gatters 21 negiert und als Sperr auf die Eingänge der UND-Gatter 13 und 15 geschaltet. Das Sperrsignal Sperr bzw. Sperr und die Ausgangssignale der Komparatoren 23 und 26 werden mittels der UND-Gatter 13, 14, 15 und 16 logisch miteinander verknüpft, so dass eine Ausschaltfreigabe für die jeweils leitenden Schaltmittel erst dann erfolgt, wenn der Strom Ip während der positiven Halbwelle unter den Schwellwert IPosSchwell gesunken bzw. während der negativen Halbwelle über den Schwellwert INegSchwell gestiegen ist. Durch die Schwellwerte IPosSchwell und INegSchwell wird somit der Phasenwinkel für das Ausschalten der Schaltmittel vorgegeben.
  • Ein optionales D-Flip-Flop 30 kann zur Synchronisation verwendet werden und stellt sicher, dass nicht während eines Schaltvorganges von Schaltmitteln von einem Modus zum anderen mittels des Stellsignals/Stell geschaltet wird.
  • Die 7 zeigt den Spannungsverlauf Up(t) und den Stromverlauf Ip(t) am Ausgang des erfindungsgemäßen Wechselrichters sowie die Schwellwerte IPosSchwell und INegSchwell bei denen die Ausschaltfreigabe erfolgt. Zugleich wird das Signal Ip90° dargestellt, welches durch das Nulldurchgangserkennungsglied 25 in das Sperrsignal Sperr umgewandelt wird, welches zwischen den logischen Zuständen EINS und NULL wechselt.
  • Die 7a zeigt den Phasengang für einen Resonanzschwingkreis. Bei einem bestimmten Phasenwinkel Φ, welcher durch die Stromschwellwerte IPosSchwell und INegSchwell einstellbar bzw. vorgebbar ist, stellt sich eine Arbeitsfrequenz fA ein, mit der der Strom Ip schwingt. Bei einem Phasenwinkel Φ gleich NULL ergibt sich eine Arbeitsfrequenz des Wechselrichters die gleich der Resonanzfrequenz f0 des Schwingkreises ist. Bei einer höheren Arbeitsfrequenz fA kann eine induktive Phasenlage gegenüber der Resonanzfrequenz f0 erreicht werden.
  • Die 8 zeigt die Gatesignalverläufe G1 bis G4, den Spannungspotentialverlauf an den Punkten P1 und P2 sowie die sich darauf ergebende Spannung Up und den geregelten Strom Ip. Bis zum Zeitpunkt T1 befindet sich der Wechselrichter im Wechselrichtermodus A, in dem der Reihenschwingkreis LS, CS mit Energie aus der Eingangsspannungsquelle UIn im Takt des Stromes Ip versorgt wird. Zum Zeitpunkt T1 übersteigt der Strom Ip den oberen Schwellwert Ip_max, wodurch die Steuerungseinrichtung das Stellsignal/stell auf logisch EINS setzt. Hierdurch ist die Ausschaltfreigabe für die Schaltelemente S1 und S3 blockiert, so dass diese zwar eingeschaltet, d. h. leitend werden, aber so lange nicht mehr ausgeschaltet, d. h. in ihren sperrenden Zustand gelangen können, bis der Modus B aufgehoben bzw. das Stellsignal/stell wieder auf logisch NULL zurückgesetzt wird. Nachdem das Stellsignal/stell zu logisch EINS gewechselt ist, werden die Schaltelemente S1 und S3 jedoch erst dann leitend, wenn der Strom Ip unter den vorgegebenen Stromschwellwert abgesunken ist bzw. nach der vorgegebenen Totzeit. Während der Zeit zwischen T1 und T2 sind somit die Schaltelemente S1 und S3 leitend, wodurch der Reihenschwingkreis LS, CS über die Schaltelemente S1 und S3 kurzgeschlossen und somit die Spannung Up gleich NULL ist. Hierdurch fließt der Strom Ip frei, d. h. der Schwingkreis wird nicht mehr über die Eingangsspannungsquelle Uin gespeist, wodurch der Strom Ip absinkt. Zum Zeitpunkt T2 unterschreitet der Strom Ip den unteren Schwellwert Ip_min, wodurch das Stellsignal/stell auf logisch NULL gesetzt wird und ein Ausschalten zumindest aufgrund des Stellsignals/stell möglich wäre. Je nach Phasenlage und Richtung des Stroms Ip werden ab dem Zeitpunkt T2 die Schaltelemente S1 bis S4 wieder im Takt des Stromes Ip getaktet, wodurch der Wechselrichter wieder den Reihenschwingkreis auflädt und der Strom Ip bis zum oberen Schwellwert Ip_max zum Zeitpunkt T3 ansteigt, woraufhin wieder in den Modus B geschaltet wird.
  • Die 9 zeigt zwei Strom-Spannungs-Diagramme für zwei verschiedene zeitliche Dauern der Modi A und B, wobei das Tastverhältnis das gleiche ist. Im oberen Diagramm erstreckt sich der Modus A zeitlich jeweils über eine volle Schwingungsperiode und der Modus B über jeweils zwei volle Schwingungsperioden. Das Tastverhältnis ist somit 1:2.
  • Wenn wie oben dargestellt, der Modus A für jeweils eine volle Periode eingeschaltet ist, erfährt der Zwischenkreiskondensator keinen DC-Offsett, und wird dadurch weniger belastet. Allerdings besteht bei einer derartigen Taktung der Nachteil, dass die Regelauflösung kleiner ist als bei dem im unteren Diagramm dargestellten Verfahren, bei dem der Modus A jeweils nur für eine halbe Schwingungsperiode aktiv ist und der Modus B jeweils für eine volle Schwingungsperiode. Auch bei dieser Taktung der Modi ist das Tastverhältnis 1:2. Hierbei erhält jedoch der Zwischenkreiskondensator nachteilig einen DC-Offset.
  • Die 10 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Steuerungseinrichtung für den erfindungsgemäßen Wechselrichter gemäß 5a mit Parallelschwingkreis. Die Steuerungseinrichtung ist analog zur Steuerungseinrichtung gemäß 6 aufgebaut, jedoch mit dem Unterschied, dass die Schaltelemente während der Überlappungszeit im Modus A alle aktiv, d. h. stromleitend geschaltet sind, so dass der Strom von einem Brückenzweig auf den anderen kommutieren kann. Bevor die Kommutierung eingeleitet wird, sind die Schaltelemente einer Diagonalen stromleitend geschaltet. Die Kommutierung wird stets erst dann eingeleitet, d. h. die anderen bislang sperrenden Schaltelemente werden aktiv stromleitend geschaltet, wenn an ihnen eine bestimmte negative Spannung überschritten wird, insbesondere die Kollektor-Emitter-Spannung einen bestimmten Schwellwert unterschreitet. Zur Ermittlung dieses Spannungszustandes dienen die Komparatoren 17' bis 20'. Sobald die Schwellspannungen UCE1, UCE2, UCE3, UCE4 unterschritten werden, werden die Einschaltfreigabesignale mittels der Einrichtungen 6, 7, 10 und 11 generiert.
  • Die Steuerungseinrichtung erzeugt die Gatesignale G1 bis G4 für die Schaltmittel S1 bis S4. Die Gatesignale G1 bis G4 werden mittels der Flipflops 1, 2, 3, 4 erzeugt, welche mittels der Einschaltfreigabesignale 6, 7, 10, 11 und der Ausschaltfreigabesignale 5, 8, 9, 12 gesetzt bzw. rückgesetzt werden. Die Ausschaltfreigabesignale 5, 8, 9, 12 werden durch den Verlauf des Stromes Up bestimmt, so dass die Gatesignale G1 bis G4 im Takt des Stromes Up die Schaltmittel S1 bis S4 steuern. Hierzu weist die Steuerungseinrichtung zwei Komparatoren 23' und 26' auf, die anhand von vorgegebenen Schwellwerten UPosSchwell und UNegSchwell die Polung der Spannung Up ermitteln. Dabei liegt der Ausgang des Komparators 23', welcher den positiven Spannungszustand der Spannung Up ermittelt an den UND-Gattern 14 und 16 an, die die Ausschaltfreigabesignale 5, 9 für die Schalter S2 und S3 generieren. Der Ausgang des Komparators 26', welcher den negativen Spannungszustand der Spannung Up ermittelt, liegt an den UND-Gattern 13 und 15 an, die die Ausschaltfreigabesignale 8, 12 für die Schalter S1 und S4 generieren.
  • Die Spannung 1J wird mittels des Integrators 24' integriert, wodurch ein Signal Up90° erzeugt wird, welches durch ein Nulldurchgangserkennungsglied 25' zum Sperrsignal Sperr verarbeitet wird. Das Sperrsignal Sperr ist auf einen Eingang des UND-Gatters 14' und einen Eingang des UND-Gatters 16' geschaltet. Gleichzeitig wird das Sperrsignal Sperr mittels des NICHT-Gatters 21 negiert und als Sperr auf die Eingänge der UND-Gatter 13' und 15' geschaltet. Das Sperrsignal Sperr bzw. Sperr und die Ausgangssignale der Komparatoren 23' und 26' werden mittels der UND-Gatter 13', 14', 15' und 16' logisch miteinander verknüpft, so dass eine Ausschaltfreigabe für die jeweils leitenden Schaltmittel erst dann erfolgt, wenn die Spannung Up während der positiven Halbwelle unter den Schwellwert UPosSchwell gesunken bzw. während der negativen Halbwelle über den Schwellwert UNegSchwell gestiegen ist. Durch die Schwellwerte UPosSchwell und UNegSchwell wird somit der Phasenwinkel für das Ausschalten der Schaltmittel S1 bis S4 vorgegeben.
  • Ein optionales D-Flip-Flop 30' kann zur Synchronisation verwendet werden und stellt sicher, dass nicht während eines Schaltvorganges von Schaltmitteln von einem Modus zum anderen mittels des Stellsignals/Stell geschaltet wird.
  • Im Modus B ist entweder der Brückenzweig S1–S2 stromleitend und der andere Brückenzweig S3 und S4 sperrend geschaltet, so dass der Parallelschwingkreis von der Stromquelle Izk entkoppelt ist. Die Spannung Up sinkt während der Modus B aktiv ist. Sofern der Regler 22' als Zweipunktregler ausgebildet ist, wird zurück in den Modus A gewechselt, sobald die Spannung Up einen unteren Grenzwert unterschreitet. Der Modus A bleibt dann wieder so lange aktiv, bis die Spannung Up einen oberen Grenzwert überschritten hat, wonach dann die Steuerungseinrichtung in den Modus B wechselt.
  • Die vorbeschriebene Steuerungseinrichtung kann den Wechselrichter erst dann richtig ansteuern, wenn der Schwingkreis angeschwungen ist. Es können daher zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, die die Steuerungseinrichtung für die Zeit des Anschwingens außer Funktion setzt. Das Anschwingen von Schwingkreisen ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
  • Der Integrator 24, 24' wird erst dann ein verwertbares Signal liefern, wenn der Schwingkreis angeschwungen ist. Während der Anschwingphase kann er durch einen invertierten Differenziator ersetzt werden. Dieser liefert eine Phasenverschiebung um 90°, ist aber EMV-empfindlich. Es ist also besser für die Stabilität der Schaltung erst ab einem bestimmten Schwingkreisstrom bzw. einer bestimmten Schwingkreisspannung auf den Integrator-Modus umzuschalten. Da die Phasenverschiebung nur zur Signalsperrung dient, kann der Integrator für einen engeren Frequenzbereich durch ein konstantes Totzeitglied Ttot ersetzt werden. Damit taktet der Wechselrichter im Anschwingvorgang nur über diese Laufzeit und hat als Taktfrequenz f = 1/Ttot, bis die anderen Signale aus Strom und Spannung erzeugt werden. Diese Lösung ist einfach im Aufbau, arbeitet aber nur in einem relativ kleineren Frequenzintervall.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10115326 [0007, 0007]

Claims (25)

  1. Wechselrichter mit mindestens zwei Schaltmitteln (S1, S2, S3, S4) zur Speisung eines Schwingkreises (LS, CS) aus einer Quelle (Uin, Izk), wobei eine Steuerungseinrichtung des Wechselrichters die Schaltmittel (S1, S2, S3, S4) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung die Schaltmittel (S1, S2, S3, S4) derart steuert, dass – in einem ersten Modus A der Wechselrichter den Schwingkreis (LS, CS) über die Schaltmittel aus der Quelle (Uin, Izk) speist und – in einem zweiten Modus B der Schwingkreis (LS, CS) von der Quelle (Uin, Izk) entkoppelt ist, wobei die Steuerungseinrichtung zur Einregelung eines Soll-Stroms (Ip_soll) im Schwingkreis (LS, CS) oder einer Soll-Spannung (Up_soll) am Schwingkreis (LS, CS) zwischen den beiden Modi A und B hin- und her schaltet.
  2. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung den Soll-Strom (Ip_soll) bzw. die Soll-Spannung (Up_soll) über die zeitliche Dauer der beiden Modi A und B, insbesondere über deren Tastverhältnis, einregelt.
  3. Wechselrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Dauer während der ein Modus aktiv ist gleich oder das Vielfache der halben Periodendauer der Resonanzfrequenz des Schwingkreises (LS, CS) ist, wobei insbesondere der Modus B stets für eine ganze Periodendauer oder ein Vielfaches der ganzen Periodendauer der Resonanzfrequenz des Schwingkreises (LS, CS) aktiv ist.
  4. Wechselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfrequenz des eingeschwungenen Schwingkreises (LS, CS) die Schaltfrequenz der die Schaltmittel (S1, S2, S3, S4) steuernden Steuersignale (G1–G4), insbesondere die Gate-Signale, im Modus A bestimmt, insbesondere die Resonanzfrequenz des Schwingkreises gleich oder kleiner der Schaltfrequenz (fA) der Steuersignale (G1–G4) ist.
  5. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder – der Schwingkreis ein Reihenschwingkreis (LS, CS) und die Quelle eine Gleichspannungsquelle, insbesondere eine Spannungsquelle mit konstanter Ausgangsspannung (Uin), ist, oder – der Schwingkreis ein Parallelschwingkreis (LS, CS) und die Quelle eine Stromquelle, insbesondere eine Stromquelle mit konstantem Ausgangsstrom (Izk), ist.
  6. Wechselrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung ein Schaltmittel (S1, S2, S3, S4) bei Erreichen oder Unterschreiten eines vorbestimmten Stromschwellwertes (IPosSchwell, INegSchwell) ausschaltet, zum Ausschalten freigibt oder das Steuersignal entsprechend zum Ausschalten des Schaltmittels (S1, S2, S3, S4) ändert.
  7. Wechselrichter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung ein Schaltmittel (S1, S2, S3, S4) nur dann einschaltet bzw. das Ansteuersignal für das Schaltmittel auf „EIN” ändert, wenn die am Schaltmittel (S1, S2, S3, S4) abfallende Spannung gleich oder nahe Null oder gleich einem Schwellwert (UPSchwell) ist, wobei insbesondere jedem Schaltmittel oder jeweils einer Gruppe von Schaltmitteln ein Schwellwert (UPSchwell,i) zugeordnet ist.
  8. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter eine Brückenschaltung aufweist, an deren Eingang die konstante Eingangsquelle und an dessen Ausgang der Schwingkreis angeschlossen ist.
  9. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschaltung entweder zwei oder vier Schaltmittel (S1, S2, S3, S4), insbesondere Halbleiterschalter in Form von IGBTs oder MOSFETs, aufweist, derart, dass der Wechselrichter im Modus A als Halb- oder Vollbrückenwechselrichter oder Push-Pull-Wechselrichter arbeitet, und dass bei Verwendung eines Reihenschwingkreises im Modus B ein Freilaufen des Schwingkreises über die Schaltmittel (S1 und S3 bzw. S2 und S4) erfolgt oder dass bei Verwendung eines Parallelschwingkreises im Modus B der Schwingkreis über die Schaltmittel (S1 und S2 bzw. S3 und S4) von der Quelle entkoppelt ist.
  10. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Reihenschwingkreis im Modus B der Wechselrichter einen bipolaren Kurzschluss des Reihenschwingkreises (LS, CS) darstellt, so dass ein Freilaufen des im Schwingkreis (LS, CS) fließenden Stroms (Ip) in beide Stromrichtungen über mindestens eine Schwingungsperiode oder mindestens eine halbe Schwingungsperiode möglich ist,
  11. Wechselrichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschluss entweder über ein leitendes Schaltmittel und einen Kondensator oder über zwei leitende Schaltmittel (S1 und S3 bzw. S2 und S4) realisiert ist, wobei die jeweils anderen Schaltmittel (S2 und S4 bzw. S1 und S3) sperren.
  12. Wechselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Modus B der Wechselrichter den Parallelschwingkreises mittels zweier in Reihe geschalteter und leitender Schaltmittel (S1 und S2 bzw. S3 und S4) von der Eingangsquelle (Izk) trennt, wobei die übrigen Schaltmittel zur Verhinderung eines bipolaren Kurzschluss des Parallelschwingkreises (LS, CS) sperren.
  13. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mit Reihenschwingkreis (LS, CS) ausgangsseitig beschalteten Wechselrichter zumindest die an einem Schaltmittel (Si) abfallende Spannung (Uds) Eingangssignal der Steuerungseinrichtung ist, und der durch den Schwingkreis (LS, CS) fließende Ist-Strom (Ip_ist) die Rückführgröße für den Regelkreis ist und der Soll-Strom (Ip_soll) Eingangsgröße des Reglers der Steuerungseinrichtung ist.
  14. Wechselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mit Parallelschwingkreis (LS, CS) ausgangsseitig beschalteten Wechselrichter zumindest der durch ein Schaltmittel (Si) fließende Strom oder die an einem Schaltmittel abfallende Spannung (UCE,i) Eingangsgröße der Steuerungseinrichtung ist, und die am Schwingkreis (LS, CS) anliegende Spannung (Up_ist) die Rückführgröße für den Regelkreis ist und die Soll-Spannung (Up_soll) die Eingangsgröße des Reglers der Steuerungseinrichtung ist.
  15. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung Ausschaltfreigabesignale (5, 8, 9, 12) und Einschaltfreigabesignale (6, 7, 10, 11) für jedes Schaltmittel (S1–S4) erzeugt, aus denen sie die Gatesignale (G1–G4) für jedes Schaltmittel (S1–S4) generiert, wobei insbesondere die Gatesignale (G1–G4) mittels RS-Flipflops (1, 2, 3, 4) erzeugt werden, und die Einschaltfreigabesignale (6, 7, 10, 11) das jeweils zugehörige Flipflop (1, 2, 3, 4) setzen und die Ausschaltfreigabesignale (5, 8, 9, 12) das jeweils zugehörige Flipflop (1, 2, 3, 4) rücksetzen.
  16. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung, insbesondere zwei oder vier, Komparatoren (17, 18, 19, 20,) aufweist, die die Spannungspegel der Verbindungspunkte (P1, P2) mit einem Spannungsschwellwert (UPSchwell) oder mehreren Spannungsschwellwert (UPSchwell,i mit i = 1 bis 4) vergleichen und aus deren Ausgangssignalen die Einschaltfreigabesignale (6, 7, 10, 11) generiert werden.
  17. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung zwei Komparatoren (23, 26) aufweist, mittels derer bestimmbar ist, ob der Strom (Ip) kleiner als ein positiver Schwellwert (IPosSchwell) oder größer als ein negativer Schwellwert (INegSchwell) ist.
  18. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung zwei Komparatoren (23', 26') aufweist, mittels derer bestimmbar ist, ob die Spannung (Up) kleiner als ein positiver Schwellwert (UPosSchwell) oder größer als ein negativer Schwellwert (UNegSchwell) ist.
  19. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung einen Regler (22, 22') aufweist, der anhand des Vergleichs der Soll-Führungsgröße (Ipsoll; Upsoll) mit der Regelgröße (Ip_ist; Up_ist) ein Stellsignal(/stell) erzeugt.
  20. Wechselrichter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal(/stell) logisch EINS ist, wenn der gemessene Ist-Strom (Ip_ist) größer als der vorgegebene Stromschwellwert (Ip_max) wird, und dessen Ausgangswert logisch Null wird, wenn der Ist-Strom (Ip_ist) unter einen Stromschwellwert (Ip_min) sinkt.
  21. Wechselrichter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler ein PWM- oder Pulsfolgeregler ist.
  22. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine Einrichtung (24, 25; 24', 25') aufweist, die ein Sperrsignal (Sperr) erzeugt, welches verhindert, dass während der positiven Halbwelle nur bei negativer Steigung des Stroms (Ip) bzw. der Spannung (Up) ein Ausschaltfreigabesignal bzw. während der negativen Halbwelle nur bei positiver Steigung des Stroms (Ip) ein Ausschaltfreigabesignal für die jeweils stromleitenden Schaltmittel (Si) erzeugbar ist.
  23. Wechselrichter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung das Sperrsignal (Sperr) zur Generierung der Ausschaltfreigabesignale (5, 8, 9, 12) verwendet.
  24. Wechselrichter nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24, 25) ein Integrator oder ein Totzeitglied umfasst.
  25. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler zwischen den Modi A und B nur dann umschaltet, wenn das Schalten der Schaltmittel abgeschlossen ist.
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