CH422977A - Selbstgeführter Wechselrichter für hohe Frequenzen - Google Patents

Description

  Selbstgeführter Wechselrichter für hohe Frequenzen    Die Erfindung betrifft einen selbstgeführten  Wechselrichter für hohe Frequenzen mit     Hilfe    von       Thyristoren    und einem Schwingkreis im Belastungs  kreis und mit     Gleichstromzwischenkreis.     



  Bei den bekannten Anordnungen gewinnt man  die Wechselspannung über Wechselrichter aus einem  einzigen     Gleichspannungsnetz.    Bei solchen Schaltun  gen lösen sich in der Stromführung jeweils     einzelne     Elemente ab, die zu demselben Stromkreis gehören.  Diese Ablösung erfolgt durch Kommutieren des Stro  mes von einem Element auf das andere. Hierbei  muss darauf geachtet werden, dass die Elemente  nicht gleichzeitig Strom führen, da dann     kurzschluss-          artige    Verbindungen entstehen. Es muss daher das  Sperrsignal an den gerade stromführenden Strom  richter so früh gegeben werden, dass bei der nach  folgenden Freigabe des nächsten Stromrichters der  erste Stromrichter die auftretende Sperrspannung aus  halten kann.

   Es muss also die Restionisation bereits  praktisch verschwunden sein, wenn das nächste Ele  ment     freigegegben    wird. Man nennt dies die     Freiwer-          dezeit.    Der Zeitabstand zwischen Sperrbefehl an den  einen und Freigabebefehl an den anderen Stromrich  ter ist der Respektabstand.  



  Diese Schaltungen haben nun den Nachteil, dass  immer eine bestimmte Zeit bei der     Kommutierung     des Stromes von einem Stromrichter zum anderen  verstreichen muss. Hierdurch wird die Frequenz der  erzeugten Wechselspannung nach oben begrenzt.  Man muss zu Hilfsmitteln greifen um das Auftreten  der Sperrspannung zunächst von den Elementen ab  zuhalten, wenn man höhere Frequenzen erhalten will.  Man kann dies durch Kondensatoren und Drossel  spulen in geeigneter Schaltung ermöglichen. Aber auch  durch diese Massnahmen bleibt die obere Grenze für  die Frequenz noch zu niedrig. Auch die Verwendung    von     Spezialthyristoren    für höhere Frequenzen ist  bereits vorgeschlagen worden, genügt aber nicht um  Schaltungen für     Mittelfrequenzen    zu erhalten.  



  Um die obere Grenze noch weiter hinauszu  schieben, wird nun erfindungsgemäss vorgeschlagen,  dass für jede Halbwelle des erzeugten Wechselstro  mes je ein Impulswandler verwendet wird, der von  je einem Gleichrichter gespeist wird und dass beide  gemeinsam mit dem Belastungskreis über einen       Transformator    verbunden sind. Es sind also     gewisser-          massen    zwei     Gleichstromzwischenkreise    vorgesehen,  welche für sich geschaltet sind, sodass     kurzschluss-          artige    Verbindungen nicht mehr vorkommen     können.     Die Schaltung und Wirkungsweise des Erfindungs  gegenstandes ist in den Figuren 1 und 2 beispiels  weise dargestellt.

   Es sind zwei     Thyristoren    1 und 2  vorgesehen, welche als Impulswandler entgegengesetzt  geschaltet sind; beide werden von getrennten Gleich  stromquellen 3 und 4 gespeist, sodass also für einen  Umrichter zwei getrennte     Gleichstromzwischenkrei-          se    entstehen. Jedem     Thyristor    ist eine Drosselspule  5 und 6 vorgeschaltet. Ausserdem     sind    zur     Glättung     des Gleichstromes die Kondensatoren 7, 8 und die  Drosselspulen 9 und 10 vorgesehen. Beide Kreise  sind gemeinsam mit dem Transformator 11 verbun  den, dessen Sekundärwicklung mit dem Kondensator  12 einen Schwingkreis bildet, welcher die Frequenz  der Wechselspannung bestimmt. Der Wechselrichter  ist also selbstgeführt.

   Die Last besteht aus dem Wi  derstand 13 und der     Induktivität    14.  



  Die Wirkungsweise sei in     Zusammenhang        mit     der Figur 2 erläutert, in welcher die Spannungen und  Ströme gezeigt sind. Die Spannung am Gleichrichter  3 ist mit     Udi    bezeichnet, die Spannung an der  Drosselspule 5 mit ULI und die erzeugte Wechsel  spannung mit     Uw.    Der Strom im     Transformator    ist      mit     iw    bezeichnet. Entsprechend gelten die Bezeich  nungen     UEI    und ULI,     für    den zweiten Gleichstrom  zwischenkreis.  



  Es sei nun zunächst der erste     Gleichstromzwi-          schenkreis    behandelt. Im Zeitpunkt     t1    wird der       Thyristor    1 freigegeben. Dadurch     fliesst    ein Strom     iw     im Transformator 11, der sich auf den Schwingkreis  11, 12 überträgt. Zunächst sind die     Spannung    am  Schwingkreis und sein Strom noch diesem Strome ent  gegengesetzt, sodass der     Schwingkreis    den Belastungs  kreis speist.     Seine    Energie wir zugleich auch von der  Drosselspule 5 aufgenommen.

   Wenn sich nun  im Schwingkreis     Spannung    und Strom umkehren, al  so etwa bei dem Zeitpunkt t2, so wird vom Schwing  kreis Energie aufgenommen. Erst im Zeitpunkt     t3     wird der Stromrichter 1     gesperrt.    Zwischen     t3     und t4     liegt    nun die     Sperrspannung    am Stromrich  ter 1.

   Der Zeitpunkt     t3    kann so früh gelegt wer  den, dass die Zeit     t3    bis     t4    grösser ist als die Zeit,  die zur     Entionisierung    der     Zündstrecke        erforderlich     ist     (Freiwerdezeit).    Dies ist     unbedenklich        möglich,     da der     Thyristor    fast dreiviertel Periode Strom  führt.

   Der zweite     Impulswandler    mit dem     Thyristor     2 kann nun bereits freigegeben werden, während der       Thyristor    1 noch Strom     führt.    Es ist ja keine Mög  lichkeit mehr vorhanden, dass sich ein Kurzschluss  ausbildet. Beispielsweise ist es möglich ihn im Punk  te     t5    freizugeben.

   Der     Übersichtlichkeit    halber ist  der     stromführende        Teil    des Transistors 2 in die  nächste Periode in der Zeichnung verlegt und dort  der Beginn dargestellt     (Zeitpunkt        t'5).    Der Verlauf  ist im übrigen der gleiche wie für den     Thyristor    1  nur mit entgegengesetzten Vorzeichen. In der Figur  2b ist der Strom     iw    dargestellt.

   Er wird zunächst  vom     Thyristor    1 bzw. dem Schwingkreis geliefert.     Im     Transformator 11     fliesst    der Strom des     Thyristors        t1.     Vom Zeitpunkt t5 an     fliesst    aber auch der Strom des       Thyristors    2 durch den Transformator hindurch.     Man     erkennt, wie dadurch der Strom     i,    an dieser Stelle  durch Null gehen muss. Der Strom wird damit mit  guter     Annäherung    eine     Sinusform.     



  Es ist hierbei nicht erforderlich, dass der     Thy-          ristor    2 sich mit dem     Thyristor    1 überlappt. Es ge-         nügt    wegen der     Länge    der stromführenden Zeit  auch den     Thyristor    erst bei t'5 freizugeben, also  in der nächsten Periode.  



  Man kann den Drosselspulen 5 und 6 auch eine  nichtlineare     Magnetisierungskennlinie    geben;     damit     wird bekanntlich der Stromverlauf im     Thyristor    dem  Einschaltvorgang besser angepasst.  



  Die     Anordnung    hat den Vorteil, durch die     Über-          lappungsmöglichkeit    und die lange     Stromführungs-          dauer    der     Thyristoren    auch für höhere Frequenzen  bis     einige    10     kHz    angewendet werden zu können.  Dies war bisher mit den bekannten Ausführungen  nicht erreicht worden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Selbstgeführter Wechselrichter für hohe Frequen zen mit Hilfe von Thyristoren und einem Schwing kreis im Belastungskreis und mit Gleichstromzwi- schenkreis, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Halbwelle des erzeugten Wechselstromes je ein Im- pulswandler verwendet wird, der von je einem Gleich richter gespeist wird und dass beide gemeinsam mit dem Belastungskreis über einen Transformator ver bunden sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Selbstgeführter Wechselrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Impuls wandler länger als eine halbe Periode Strom führt. 2. Selbstgeführter Wechselrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Impuls- wandler einen Thyristor besitzt, der mit einer Dros selspule in Reihe geschaltet ist. 3. Selbstgeführter Wechselrichter nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel spule nichtlinear ist.