DE2008239A1 - Umformerschaltung - Google Patents

Description

PATENTANWXLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KOHLER DlPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG ■

2ft 7 7n

TELEFON: 395314 2000 H AMBU RG 5O₇ ^&l" «-« 'W

TELEGRAMME: KARPATENT KDNIGSTRASSE 28

Vf 24 107/70-12/B

Westinghouse Brake and Signal Company Limited,

London (England)

Umformer schaltung '--" .

Die Erfindung bezieht sich auf Inverter-- oder Umformerschaltuagen und insbesondere auf Umformerschaltungen, die Gruppen von jeweils einer oder mehreren steuerbaren Gleich-"" richtervorrichtungen enthalten, welche aufeinanderfolgend leitend gemacht werden, wobei das Leitendmachen, einer G-rup--, pe wirksam ist, eine zuvor leitende Gruppe nichtleitend zu machen.

ü-emäss der Erfindung ist eine Inverter- oder Umformerschaltung (nachstehend der Einfachheit halber Umformerschal·-* tung genannt) geschaffen, die wenigstens zwei steuerbare/ Gleichrichtervorrichtungen enthält, welche aufeinanderfolgend 'le'itehd gemacht werden können, um Strom von Eingangsanschlüssen an Ausgangsanschlüsse anzulegen, wobei das Leitendmachen einer der Vorrichtungen wirksam ist, 'die zuvor leitende Vorrichtung nichtleitend zu machen* und bei dieser Umformerschaltung ist über zwei Punkte der Schaltung* die sich im Betrieb auf einer Spannung befinden,- welche der an den Ausgangsanschlüssen liegenden Spannung proportional ist, ein Stromkreisnetz geschaltet, das zwei Stromkreisabschnitte, aufweist, von denen ein erster Abschnitt ein Signal erzeugt, das einer Potenz der an den Ausgangsanschlüssen liegenden Spannung propotional ist, während der zweite Abschnitt ein

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Signal erzeugt, das eine ü-rösse enthält, die der Ableitung der an den Ausgangsanschlüssen liegenden Spannung mit Bezug auf die Zeit proportional ist, wobei ein Detektorkreis vorgesehen ist, der eine gesteuerte Beziehung zwischen den genannten Signalen feststellt und ein Triggersignal erzeugt, um die nächste der steuerbaren (xleiehrichtervorrichtungen leitend zu machen.

Gemäss der Erfindung kann in gewissen fällen die gesteuerte Beziehung eine vorbestimmte Beziehung zwischen den genannten Signalen sein.

In einem solchen !'all kann die vorbestimmte Beziehung durch Abfühlen einer im wesentlichen Gleichheit zwischen Stromsignalen auf Grund der Spannung an den Ausgangsanschlüssen in einem parallelgeschalteten Widerstand und einer Kapazität bestimmt werden.

In einem weiteren solchen !"all kann die vorbestimmte Beziehung durch Abfühlen einer im wesentlicnen Hull betra- . genden Spannung an einer aus einem Widerstand und einer Induktanz bestehenden .Reihenanordnung bestimmt werden, der Strom proportional der Höhe der Spannung an den Aus^angsanschlüssen zugeführt wird·

Bei jeder der vorgenannten Ausführungsformen werden die relativen Werte des Widerstandes und der Kapazität bzw. der Induktanz, je nach dem vorliegenden lall, zur Vorbestimmung der genannten Beziehung derart gewählt, dass, wie nachstehend ersichtlich, eine im wesentlichen konstante Auslöschzeit für die steuerbaren ti-leichriehtervorriehtungen trotz Änderungen der Spannung an den Ausgangsanschlüssen erreicht werden kann.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann die gesteuerte Beziehung zwischen den genannten Signalen so bestimmt sein, dass eine Auslöschzeit für die steuerbaren CfIeiehrichterVorrichtungen erhalten wird, die sich in Abhängigkeit von der frequenz der Spannung an den Ausgangsanschlüssen ändert, um mit Zunahme der frequenz die Spannung

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aufrechtzuerhalten, die zum Kommutieren der nichtleitend zu machenden Vorrichtung verfügbar ist«

Bei dieser letzteren Ausführungsform kann ein UuIlstromdetektor verwendet werden, um Fettostromsignale von im wesentlichen dem.Wert Null in einer Parallelanordnung aus einem Widerstand und einem mit einem weiteren Widerstand in Reihe liegenden Kondensator, die über die Ausgarigsr anschlüsse geschaltet ist, festzustellen.

Es kann auch ein Nullspanmmgssignaldetektor verwendet werden, um Hettospannungssighale von im wesentlichen dem Yiert liull an einer Reihenanordnung aus einem Widerstand und einer Induktanz, der ein Widerstand parallelgeschaltet ist, festzustellen. j|

tfemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung können Mittel vorgesehen sein, welche die gesteuerte Beziehung derart einstellen, dass der Auslöschwinkel der steuerbaren G-leichrichtervorrichtung vergrössert wird, wenn die Amplitude der Spannung an den Ausgangsanschlüssen sich von einem gegebenen Kennwert aus verringert.

Dieses letzgenannte Merkmal kann mittels eines zweckentsprechenden, von der Ausgangsspannung abhängigen Vorspannstromkreises verwirklicht werden.

Stattdessen kann dieses letzgenannte Merkmal auch ver-' wirklicht werden, indem die Anordnung so getroffen wird, dass die relativen Proportionalitäten der Signale mit Änderungen ~ der Spannung an den Ausgangsanschlüssen änderbar sind. "

-Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

!'ig. 1 zeigt eine Umformer schaltung einer Art, bei der die Erfindung angewendet werden kann*

flg. 2 zeigt Wellenformen, die zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Umformers gemäss Hg. 1 dienen.

3 ist eine schematische Darstellung einer Schaltungs gemäss der Erfindung.

4 ist ein Erläuterungsdiagramm.

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Pig. 5> 6, 7> 8a und 8b zeigen abgewandelte Ausführungen gemäss der Erfindung <.

Pig. 9 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäss Hg. 3·
Pig. 10 zeigt eine weitere Abwandlung der Ausführungs-

form gemäss Pig. 3°
Pig. 11 zeigt eine typische Charakteristik, auf die

bei der Beschreibung der iig. lü Jaezug genommen wird.

Fig. 12 stellt ein weiteres rirlauterungsdiagramm dar» Pig. 13 zeigt eine noch andere ausführungsform der Erfindung.

Pig. 14 zeigt Wellenformen, auf die bei der Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit l'ig. 15 xtezug genommen wird. Pig. 15 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform

gemäss Pig. 6.

In Pig. 1 ist eine bekannte Ausführungsform eines Parallelinverters oder Parallelumformers (nachstehend der Einfachheit halber Umformer genannt), bei dem vier steuerbare Halbleiter-ü-leichrichtervorrichtungen 4, 6, 7 und 8 in .Brückenschaltung verwendet werden und bei dem die Last aus einer abgestimmten Parallelanordnung mit einem U-rad von Widerstandbelastung besteht, .bin solcher Umformer kann beispielsweise in Induktionsheizgeräten verwendet werden. Mit 1 und 2 sind üangangsanschlüsse bezeichnet, die mit der ü-leichstromzufuhrquelle verbunden sind. Der Anschluss 1 ist über eine Induktanz 3 mit den G-leichrichtervorrichtungen 4 und 6 verbunden, die mit nicht dargestellten Mitteln versehen sind, um sie alternativ und zusammen mit den U-leiehrichtervorrichtungen 7 und 8 leitend zu machen. Die Verbindungsstellen der ü-leichrichtervorr ichtungen 4 und 8 bzw. 6 ■ ■und 7 stellen die Ausgangsanschlüsse des Umformers dar, und zwischen diese Anschlüsse ist ein Kondensator 9 und eine Last geschaltet, die von einer Induktanz.10 und einem Widerstand 11 gebildet ist.

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Im Betrieb der Schaltung gemäss Pig. 1 werden, die steuerbaren Gleichrichtervorrichtungen in diagonalen Paaren, d.h. in den Paaren-4» 7 und 6, 8 leitend gemacht. Zu- folge der Ladung auf dem Kondensator 9 im Zeitpunkt des Zündens des einen Paares von Gleichriehtervorrichtungen wird das zuvor leitende andere Paar von G-leichrichtervorrichtungen nichtleitend gemacht, und es kann ein'kontinuierliches Schwingen der Schaltung erhalten werden. ■

Damit die Schaltung gemäss■ üJ'ig.. 1, in der gewünschten Weise arbeitet, um einen zufriedenstellenden Pegel von Ausgangsenergie in Beziehung zu den Nennleistungen der Komponenten zu liefern, ist es erwünscht, dass zwei Bedingungen beachtet werden. Die erste Bedingung besteht darin, dass der M Lastkreis dem Umformer einen hohen Leistungsfaktor darbieten " soll, woraus folgt, dass der Umformer so nahe wie möglich bei der Üesonanzfrequenz des Ausgangskreises arbeiten muss. Wenn dies nicht der I'all ist, steigen die Aus gangs spannung, und die Spannung an den steuerbaren G-leichrichtervorriehtungen relativ zu der Speisespannung ohne einen entspreehenden Anstieg der verfügbaren Ausgangsenergie an, die durch die Speisespannung und die Stromnennleistung der Vorrichtungen bestimmt wird. ■

Die zweite Bedingung ist, dass der Lastkondensator zu dem Zeitpunkt, zu welchem ein gegebenes Paar von Gleiehrichtervorrichtungen leitend gemacht wird, eine .angemessene. La-. ' dung aufweist, und diese Ladung soll während einer ausrei- * ehenden Zelt verfügbar bleiben, damit das zuvor leitende Paar von Grleichrichtervorrichtungen nichtleitend gemacht werden kann. Daraus folgt, dass die Grieichrichtervorrichtungen mit einer frequenz getriggert werden müssen, die etwas über der Kesonanzfrequenz des Ausgangskreises liegt. Demgemäss ist es erwünscht, eine Stromkreisanordnung vorzusehen,: welche die steuerbaren ü-leichrichtervorrichtungen in den Paa- ; ren zu einem geeigneten Zeitpunkt in der Ausgangswelienform j des Umformers t'riggert, um die· obengenannten Erfordernisse

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so weit wie möglich zu erfüllen.

Wird angenommen, dass die Induktanz 3 verhältnismässig gross ist, so ist der Ausgangsstrom zu der Umformerbrücke im wesentlichen glatt, und der zu der last fliessende Strom kann im wesentlichen als ixechtwellenstrom angesehen werden. Unter der weiteren Annahme, dass die Last einen angemessen hohen Q-Wert hat, kann die Spannung an der Last als im wesentlichen sinusförmig angesehen werden. Um das obengenannte erste Erfordernis zu erfüllen, müssen die Ausgangsspannung und der Strom des Umformers nahezu in Phase sein, so dass die Bulldurchgänge der Spannung nahe den Nulldurchgängen des Ausgangsstromes liegen, welche die verhältnismässig kleinen Überlappungswirkungen zu den Zeitpunkten vernachlässigen, zu denen die Paare von steuerbaren ürleichrichtervorrichtungen leitend gemacht werden.

Wird die Situation betrachtet, in welcher die ü-leichrichtervorrichtungen 4 und 7 leitend sind, so «.3t die augenblickliche Spannung an der Stelle ύ für den ^rossten Teil mit xiezug auf die Stelle D positiv, und j'.ie- Spannung an der Stelle A ist für den grössten Teil mit Bezug auf die Spannung an der Stelle G positiv. Aus Vorstehendem ist ersichtlich, dass dieser Zustand fortdauern sollte, wenn die Vorrichtungen β und 8 leitend gemacht werden, um zu gewährleisten, dass an die Gleichrichtervorrichtungen 4 und 7 Sperrspannungen angelegt werden, um sie während der leitenden Periode der G-leichrichtervorrichtungen 6 und 8 nichtleitend zu machen. Die Vorrichtungen 6 und 8 müssen somit Triggersignale vor dem ±Jnde der Halbperiode der Ausgangs spannung des Umformers empfangen.

ha wird nunmehr auf die graphischen Darstellungen gemäss i'ig. 2 .bezug genommen, in welcher die JCurve (a) die im wesentlichen rechteckige Wellenform des Ausgangsstroms für den Umformer, die Kurve (b) die im wesentlichen sinusförmige Wellenform der Spannung an den Stellen B und D und die Kurve (c) die Y/ellenform der Spannung darstellt, die an den

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Stellen A und G erscheint, Es wird angenommen, dass die Gleichrichtervorrichtungen 4 und 7 zu dem Zeitpunkt t-^ getriggert werden und dass die G-Ieichrichtervorrichtungen 6 und 8 zuvor leitend sind. Dadurch wird an die Gleichrichtervorrichtungen 6 und 8 eine Sperrspannung angelegt, die bis zum Ende der Halbperiode, nämlich "bis zum Zeitpunkt t₂ bestehen bleibt. Um zu gewährleisten, dass die beiden Gleich sieht ervorr ichtungen 6 und 8 nichtleitend gemacht werden, darf das Zeitintervall zwischen t-^ und t₂ nicht kürzer als die Abschaltzeit für die Vorrichtungen sein. Im Gegensatz hierzu wird bevorzugt, dass das Zeitintervall zwischen t-^ und tp die Abschaltzeit um nicht mehr als einen angemessenen Betrag überschreitet, um das Energiehandhabungsvermögen des vorstehend beschriebenen Umformers aufrechtzuerhalten. In !'ig. 3 ist schematisch ein Umformer von der in Fig.

I wiedergegebenen Art in i'orm eines Blockes 12 dargestellt, dessen Ausgang an einen Resonanzlastkreis geschaltet ist, der den Kondensator 9» die Induktanz 10 und den Widerstand

II wie zuvor enthält, und über den Kondensator 9 ist ein iTullstromdetektor in Reihe mit einer Parallelanordnung eines Kondensators 14 und eines Widerstandes 15 geschaltet. Der Ausgang des Nullstromdetektors 13 ist an einen Impuls*- erzeuger 16 angeschlossen, der das Anlegen geeigneter Triggersignale an die steuerbaren Gleichrichtervorrichtungen des Umformers einleitet.

Wird angenommen, dass der Kondensator 14 eine Kapazitat C und der Widerstand 15 einen Widerstandswert R hat, dann ist der kombinierte Strom, der durch diese Elemente 14» 15 fliesst, Null, wenn j = -O-j^ ist, wobei ν die Ausgangsspannung ist, die als v»sin wt-^ für den Zustand ausgedrückt werden kann, der zu dem geforderten Triggerzeitpunkt t-, vorhanden ist (Fig.- 2). Wenn der Winkel zwischen t-^ und t« mit β bezeichnet wird, dann ist unter der Annahme, dass der Win kel (ί> klein iet und daher tangf» im wesentlichen gleich ft ist, leicht ersichtlich, dass durch geeignete Auswahl der

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Grosse der Kapazität O des Kondensators 14 und des Widerstandswertes α des Widerstandes 15 eine im wesentlichen konstante Auslöschzeit erzeugt werden kann.

In dem Ausmass, in dem die Annäherung tang ρ = I gerechtfertigt ist, ist das obengenannte Ergebnis nicht von einer sinusförmigen Spannungswellenform an den stellen A und C (I'ig. 1) abhängig, weil es lediglich ein Ausdruck der geometrischen Darstellung ist, in welcher über dem betrachteten Bereich die Kurve als gerade Linie angesehen werden kann, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist, in welcher der Gradient -rx der Kurve ν dargestellt ist.

Unter Bezugnahme auf Jbig. 4 ist durch Definition

' ^{und wenn} E = "° Ii ' ^dann

= " E ^{und wenn} E sich Intervall t-^ bis t-, = —j- = RC = konst.

"dt

Das tatsächliche Abschaltintervall weicht geringfügig von RG ab, und zwar als Ergebnis der Annäherung zufolge der Tatsache, dass in i'ig. 4 t_? tatsächlich nicht mit dem Schnittpunkt t^ der Tangente mit der Abszisse oder Zeitachse zusammenfällt, 'inβ ist daher zu bemerken, dass, obwohl der Winkel, der durch eine Null-Abfühlanordnung, wie sie unter .Bezugnahme auf Fig. 5 vorgeschlagen ist, bestimmt wird, bei zunehmenden Frequenzen zu einer allmählichen Zunahme des Winkels β führt, dies nicht in einem solchen Ausmass erfolgen kann, wie es ideal sein sollte. Trotzdem kann die Diskrepanz zwischen der Periode t-n bis t,, die durch die Anordnung geschaffen ist, und der erforderlichen tatsächlichen Abschaltzeit, noch kleiner sein als die, die durch andere Systeme geschaffen wird, die eine Kommutation auf der .Basis eines konstanten Auslöschwinkels herbeiführen.

Der Nullstromdetektor 15 der Ausführungsform gemäss 'Figo 3 kann von irgendeiner geeigneten Ausbildung sein, und vorzugsweise kann eine polaritätsempfindliche Anordnung vorgesehen sein, damit die l'riggerimpulse für die steuerbaren

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G-leichrichtervorrichtungen nur zu den "Vorrichtungen gerichtet werden, die.leitend gemacht werden sollen. Eine solche Anordnung ist in der Schaltung gemässSig. 5 dargestellt.·

Bei dieser Schaltung gemäss Pig; 5 sind die Anschlüsse B und D über die oben genannte Parallelanordnung des Widerstandes 15 und des Kondensators 14 mit den Basiselektroden von Transistoren 17 und 18 entgegengesetzten Typs verbunden, die Kollektorwiderstände 1-9 bzw. 20 haben, welche mit der positiven bzw. der negativen Speiseleitung verbunden sind. · Die Emitter der Transistoren 17,^v18 sind mit der Nullbezugsleitung verbunden, und der Kollektor des Transistors 18 ist mit der Basis eines Umkehrtransistors 21 verbünden, der mit Bezug auf den Transistor 18 von entgegengesetztem.leitfähig- M

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keitstyp ist und dessen Emitter über einen Widerstand 22 an die negative Speiseleitung angeschlossen ist* Ber Kollektor des Transistors 21 ist über einen weiteren Widerstand 23 mit der positiven Speiseleitung verbunden und weiterhin so angeschlossen, dass er ein Ausgangssignal einem" Impulserzeuger 24. zuführt, der Triggerimpulse für die Gleichrichtervorrichtungen 4 und 7 der Brückenanordnung des Umformers gemäss \ '" 1"¹Ig. 1 liefert. In ähnlicher Weise ist der Kollektor des Transistors 17 an einen weiteren Impulserzeuger 25 angeschlossen, um Triggersignale an die Gleichrichtervorrichtun- , gen 6 und 8 des Umformers anzulegen. '

Die Transistoren 17 und 18 in"dieser Schaltung arbeiten . - μ als Schalter, um die Impulserzeuger 24, 25 zu steuern, und es ist ersichtlich, dass während des Hauptteiles der Halbperiode' der Spannung an den Anschlüssen B und D, wenn die Gleiohrich-* tervorriehtungen 4 und 7 leitend sind, ein positiver Antrieb an den Basiselektroden der Transistoren 17 und 18 vorhanden ist und dass daher der Generator 24 erregt wird·, wohingegen der Generator 25 entregt wird. Zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Strom in dem Kondensator 14 den Strom in dem Widerstand 15 ausgleicht, kehrt sioh der Zustand um, so dass das an den ■ -| ; Generator 24 angelegte Signal weggenommen wird unä äer Tran-

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sistor 17 Erregungssignale an den ü-enerator 25 anlegt, um ein '!'riggersignal für die Grleichriehtervorrichtungen 6 und 8 zu erzeugen. Dieser Vorgang schreitet fort, wobei die Paare von ü-leichrichtervorrichtungen abwechselnd getriggert werden.

bei einer abgewandelten Ausführungsform kann es zweckmässig sein, einen Transformator zwischen die Anschlüsse B und D des Umformers und den Fullstromabfühlkreis zu schalten, um eine Isolation oder Trennung zu schaffen oder einen geeigneteren Spannungssignalpegel zu erhalten. Eine Schaltung, bei der dies vorgesehen ist, ist in I¹Xg. 6 dargestellt.

.Bei dieser Schaltung sind die Anschlüsse J3 und D mit der Primärwicklung eines Transformators 26 verbunden, und die .enden seiner Sekundärwicklung sind mit getrennten NuIlstromabfühlkreisen verbunden, von denen der eine einen Kondensator 14a und einen Widerstand 15a und der andere einen Kondensator 14b und einen Widerstand 15b enthsl^« Diese Nullstromabfühlkreise sind mit Basisantrielabreisen von Transistoren 27 und 28 verbunden, die Koll^ktorwiderstände 29 bzw. 30 haben, über welche die Kollektoren an die positive Speiseleitung angeschlossen sind. Die Emitter der Transistoren 27 und 28 sind gemeinsam mit einer Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 26 an die negative Speiseleitung angeschlossen, wobei Dioden 33a und 33b jeweils zwischen die .Basis und den Emitter der Transistoren 27 und 28 geschaltet und mit .Bezug auf die .Basis-Emitter-Verbindungen umgekehrt gepolt sind, so dass Strompfade in beiden Richtungen geschaffen sind. Die Kollektoren der Transistoren 27, 28 sind weiterhin an Impulserzeuger 31 bzw. 32 für die Gleichrichtervorrichtungapaare 4» 7 bzw. 6, 8 angeschlossen.

Die Arbeitsweise der Schaltung gemäBS Fig. 6 ist leicht zu erkennen, und es ist ersichtlich, dass die Transistoren 27 und 28 abwechselnd leitend gemacht werden, um die Impulserzeuger 32 bzw. 31 wirksam zu maohen und Triggersignale an

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die U-leichrichtervorrichtungspaare des Umformers anzulegen. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein gewisser Vorteil dadurch erhalten, dass die Steuerstromkreise mit der Eingangsseite des Umformers verbunden werden und nicht mit der Ausgangsseite, wie es im Vorstehenden vorgeschlagen wurde. Da die Eingangsspannung in irgendeiner Stromhalbperiode eine Abbildung der Ausgangsspannung ist, . kann die gleiche Vergleichsbasis verwendet werden, wobei nicht vergessen werden darf, dass die Polarität des Eingangssignals in,jeder Halbperiode identisch ist und nicht wechselt, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Die Nullstromdetektor-Stromkreisanordnung, die für diese Arbeitsweise benötigt wird, kann daher etwas einfacher als die bei den vorstehend beschriebenen Ausführungen formen verwendete Anordnung sein, da es notwendig ist, mit Signalen einer einzigen Polarität zu arbeiten, wobei es dann jedoch erwünscht ist, eine Stromkreiseinrichtung hinzuzufügen, um die Zündimpulse zu den entsprechenden Gruppen von Halbleitergleichrichtervorrichtungen des Umformers zu richten. , '

Eine solche Ausführung ist in der Schaltung gemäss Fig. 7 zu sehen, bei der die an den steuerbaren &leichrichtervorrichtungen 7 und 8 erscheinenden Spannungen dazu verwendet werden, das Lenken der Triggerimpulse während des periodischen Arbeitens zu konditionieren.

In Fig. 7 ist wiederum der Umformer dargestellt,·und

es ist ersichtlich, dass seine Komponenten, die den Komponenten der Ausführungsformen gemäss i'ig. 1 und 3 entsprechen, mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. In diesem Fall ist der den Nullstrom abfühlende Stromkreis, der eine Diode 33 enthält, an den Ausgang der Induktanz oder Drossel 3 angeschlossen. Die Diode 33 ermöglicht, dass in dem Widerstands-Kapazitäts-Netzwerk ein Strom in Sperrrichtung flieset» und sie begrenzt die Sperrspannung zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors 34. Die Verbin-

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dungssteile zwischen der Diode 33 und dem Kondensator 14 und dem "widerstand 15 ist an die -basis des Transistors 34 angeschlossen, dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand 35 mit der positiven Speiseleitung sowie mit den Kollektoren weiterer Transistoren 37 und 38 über diesen zugeordnete Kollektorwiderstände 39 bzw. 40 verbunden ist»

Die Basiselektrode des Transistors 37 ist an den Kollektor eines weiteren Transistors 41 angeschlossen, dessen Basiselektrode über einen Widerstand 42 und eine Diode 43 mit dem Anschluss U des Umformers verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die Basis des Transistors 38 an den Kollektor eines noch anderen Transistors 44 angeschlossen, dessen Basis über einen Widerstand 45 und eine Diode 46 mit dem Anschluss D des Umformers verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 37 und 38 sind weiterhin an Triggerimpulserzeuger 31 bzw. angeschlossen, die den zuvor beschriebenen Impulserzeugern ähnlich sindo

Im Betrieb der Schaltung gemäss l'ig. 7 ist unter der Annahme, dass die G-leichrichtervorrichtungen 4 und 7 leitend sind, das Potential am Anschluss B positiv, so dass ein positiver Antrieb an die Basis des Transistors 41 angelegt wird, um diesen leitend zu machen. Hierdurch wird das Antriebssignal für den Transistor 37 zurückgehalten, das diesen Transistor nichtleitend macht. Daher wird die Kollektorspannung des Transistors 37, deren genauer Wert von der an dem Widerstand 39 zufolge des von dem Impulserzeuger 31 abgezogenen Stromes erzeugten Spannung abhängig ist, an den Eingang des Impulserzeugers 31 angelegt.

Bevor sich der Strom in der Kombination aus dem Kondensator 14 und dem Widerstand 15 dem Wert Null nähert, ist der Traneistor 34 leitend, so dass die an den Impulserzeuger 31 angelegte Spannung sich im wesentlichen auf dem Wert der negativen Speiseleitung befindet. Wenn der Strom den Wert Null erreicht, wird der Transistor 34 leitend und erzeugt einen Übergang der Eingangsspannung für den Impulserzeuger 31 auf

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einen positiven Wert, wodurch ein Triggersignal für /die · G-leichrichtervorrichtungen 6 .«,und 8 eingeleitet wird, so dass diese Vorrichtungen 6 und 8 leitend werden und die ' G-leichriehtervorrichtungen 4 und 7 zufolge der Spannung an dem Kondensator 9 in den. nichtleitenden Zustand geschaltet werden. Nachfolgend wird der Wert der Spannung am Anschluss -B negativ, und der Transistor 41 wird in den nichtleitenden Zustand und der Transistor 44 in den leitenden Zustand gebracht, in dem er bereit ist, den l'ransistor ' 38 wirksam zu machen, um das Anlegen eines positiven Signals an den Impulserzeuger 32 zu ermöglichen, wenn der nächste StromFull erscheint, wie er von dem Transistor ,festgestellt wird, der als nächster seinen nichtleitenden ρ Zustand erreicht. Die (xleichrichtervorrichtungen 4. und 7 empfangen dann i'riggersignale, und der Arbeitskreislauf wiederholt sich. .

Während bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die Nullstromabfühlung zwischen einer Parallelanordnung eines Kondensators 14 und eines Widerstandes 15 erfolgt,"besteht eine andere Arbeitsweise zum Erhalten eines abgeleiteten Signals, das' rrr proportional ist) darin, anstelle eines Kondensators eine Induktanz zu verwenden. Eine solche Anordnung ist in i'igo 8a und Figo 8b an -zwei mög- ; liehen Ausführungsformen dargestellt» Bei dieser Anordnung werden eine Induktanz und ein .Widerstand in Reihe mit einem M Strom gespeist» der im wes-entliehen proportional der Aus- ; gangsspannung des .Umformers ist, und über die Kombination ist ein Uullspannungsdetektor geschaltet.

Wenn der Widerstand den Wert R "und die Induktanz den Wert Ii hat, ergibt sich, für die Aus gangs spannung, die von' '. dem itfullspanimngsdetektor 49 abgefühlt wird, Ei + —-j~ , und wenn diese Null ist, ergibt sich Ri » -Ii ~r .

Für das Intervall t^ bis t~ in Fig. 4 ergibt sich dann ~ ΈΕ ~ E ' ^UJad ^^^e ^UB3GhSiIIuzelt beträgt ^ ♦ ' > - ^l -.

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Der Strom, der der Ausgangsspannung proportional ist, kann abgeleitet werden, indem einfach ein genügend grosser Widerstand in Reihe mit dem Widerstand Ix und der Induktanz L verwendet wird, oder mittels eines Verstärkers mit einem Ausgangskreis hoher Impedanz, und geeignete Schaltungen sind für den iachmann auf diesem ü-ebiet leicht erkennbar. Weiterhin kann, wie in !'ig. 8b angedeutet, die. Induktanz L durch eine doppelt gewickelte Induktanzspule ersetzt werden.

Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform von Schaltungen, bei denen in den Mullabfühlstromkreiseri ein hinzugefügter Kondensator verwendet wird, kann ein differenziertes Ausgangssignal von dem Lastkondensator 9 abgeleitet werden, statt von einem Hilfskondensator, wie dem Kondensator 14, der speziell für diesen Zweck vorgesehen ist. V/ahlweise kann auch ein Hilfskommutierungskondensator verwendet werden, wenn dieser aus anderen u-ründen vorgesehen ist. Ein Stromtransformator kann verwendet werden, uip ιV-3 differenzierte Signal von dem Kondensator bei eine¹.-, y-.v/eckmässigeren Strompegel zu erhalten, wenn es in Üb-^einstimmung mit der besonderen verwendeten Schaltung gewünscht wird.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, dass durch die Erfindung ein Steuersystem geschaffen ist, welches Zündimpulse für die Umformerthyristoren zu Zeitpunkten einleiten kann, die den Nulldurchgängen der Ausgangsspannung um ein im wesentlichen konstantes Intervall vorangehen, und zwar unabhängig von der frequenz über einen beträchtlichen xiereich. Uer Auslöschwinkel β ist demgemäss der Arbeitsfrequenz im wesentlichen proportional.

Weiterhin wird das Arbeiten der vorstehend beschriebenen Schaltungen durch die Amplitude der Ausgangsspannung des Umformers oder im ±all des induktiven Stromkreises durch das Verhältnis von Strom zu Spannung in der induktiven Abfühle inrichtung nicht grundsätzlich beeinflusst, iis kann erwünscht sein, Vorteil aus dieser l'atsache zu ziehen, um den Amplitudenbereich dea kingangsaignals für den Steuerstrom-

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kreis mit sich ändernder Ausgangsspannung des Umformers zu verkleinern, indem eine zweckensprechende Ausführungsform, eines Begrenzers, beispielsweise eines Eisenwasserstoffwiderstandes, in Reihe mit den Komponenten des den Nullstrom abfühlenden Stromkreises vorgesehen wird. So kann bei der Ausführungsform gemäss Hg. 8a oder 8b in der Stromeingangsleitung zu dem Widerstand R ein Eisenwasserstoffwiderstand angeordnet werden, bevor der Eingang mit dem iTullspannungsdetektor 49 verbunden wird»

Die Vorschläge gemäss vorstehender .Beschreibung ermöglichen es, einen annähernd konstanten Zündwinkel der steuerbaren G-leichrichtervorrichtungen in Bezug auf die Spannung an den Ausgangsanschlüssen zu schaffen, und um dies zu erreichen, können verhältnismässig einfache Mittel vorgesehen sein. Jedoch kann, obwohl solche einfachen Mittel für das Arbeiten über verhältnismässig kleine Bereiche von Betriebsfrequenz, Strom und Spannung geeignet sein können, eine gewisse weitere Ausgestaltung der oben beschriebenen etwas begrenzten Ausführungsformen der Erfindung für allgemeinere Anwendungen erwünscht sein. Dies erfordert, wie es nachstehend erkennbar wird, eine absichtliche gesteuerte Abweichung von der annähernd konstanten Auslöschzeit für die steuerbaren Gleichrichtervorrichtungen in Bezug auf die Spannungswellenform an den Ausgangsanschlüssen.

Die in i'ig. 9 dargestellte Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie die in Pig. 3 dargestellte Ausführung sform, mit der Ausnahme, dass jetzt eine Widerstandskomponente 51 absichtlich in den kapazitiven Zweig des Netzwerkes eingeführt ist, das über die Ausgangsanschlüsse des Stromkreises geschaltet ist. Dieser Stromkreis schafft ein Abschaltinterval!, das sich mit abnehmender Frequenz vergrössert. ils kann daher erreicht werden, dass eine Wirkung erhalten wird, die gewährleistet, dass die notwendige Spannung für die !Commutation verfügbar ist, wenn die Ausgangsfrequenz des Umformers verringert wird, wobei eine solche

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Verringerung beispielsweise als Ergebnis einer Änderung der .tielastungscharakteristiken auftritt.

Bei einer gegebenen verhältnismässig hohen Frequenz führt die Hinzufügung des Widerstandes 51» wodurch die Amplitude und der Phasenwinkel des Stromes in dem kapazitiven Zweig des Stromkreises verkleinert werden, zu dem .bestreben, das Abschaltintervall zu verkürzen» U±e Werte des Kondensators 14- und des Widerstandes 15 müssen für die gleichen typischen Schaltungscharakteristiken etwas höher sein, um hierfür in der Praxis einen Ausgleich zu schaffen. r>e± relativ niedrigeren i'requenzen hat der Widerstand 51» da die Keaktanz des Kondensators 14 grosser ist, eine geringe- Wk re Wirkung, und die Vergrösserung des Widerstands-Kapazitäts-Wertes schafft eine Überkompensation hierfür und führt zu einer Verlängerung des Abschaltintervalls.

üs wird daran erinnert, dass ein induktives Analog der Stromkreisanordnung gemäss !'ig. 3 in den oben erläuterten figuren 8a und 8b vorgeschlagen wurde, und es ist ersichtlich, dass eine Wirkung erhalten wird, die der Wirkung ähnlich ist, die bei der Stromkreisanordnung gemäss -ii'ig. 9 erhalten werden kann, indem ein verhältnismässig grosser Widerstand' der Induktanz L in der Anordnung gemäss I¹Ig. 8a oder 8b parallelgeschaltet wird, uiine weitere Beschreibung dieses Merkmales der Erfindung erscheint daher nicht erforderlich.

W JDie beschriebenen Abwandlungen gemäss üg. 3 und i'lg.

8a oder 8b können die gewünschte Arbeitscharakteristik schaffen, indem die für die !Commutation verfügbare Spannung aufrechterhalten wird, wenn die frequenz verringert wird, wohingegen bei der einfachen Ausführung gemäss 'aig. 3 oder i'ig. 8a oder 8b eine Verringerung der frequenz zu dem Bestreben führt, die verfügbare Kommutationsspannung zufolge ■ des im wesentlichen konstanten Abschaltintervalls herabzusetzen. Eine ähnliche Wirkung kann sich aus Änderungen der Amplitude der Spannung an den Ausgangsanschlüssen ergeben,

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und ein mögliches Erfordernis bei einem Umformer der beschriebenen Art besteht darin, in ähnlicher Weise das Abschaltintervall zu verlängern, wenn die Ausgangsspannung •kleiner als ein gegebener maximaler Wert ist. Hierdurch kann die Geschwindigkeit des. "Aufbaus der Ausgangsspannung des Umformers beim Beginn des Arbeitens vergrössert werden, und es wird die zufriedenstellende!Commutation bei mit hohem Strom und niedriger Spannung erfolgendem Arbeiten unterstützt, das hervorgerufen werden kann, wenn die Schaltung mit einer Last von niedriger Impedanz versehen ist.

Um dies möglich zu machen, kann eine Vorspannung, die nicht notwendigerweise, jedoch vorzugsweise eine feste Vorspannung ist, in das Nullstromabfühlnetzwerk oder das UuIlspannungsabfühlnetzwerk.der oben beschriebenen Schaltungen eingeführt werden. Stattdessen kann der Widerstand in dem Spannungsabfühlnetzwerk(oder■in dem Stromabfühlnetzwerk) so gewählt werden, dass er nicht linear ist, um eine Einstellung der relativen Proportionalitäten der Signale in dem .reaktiven" und resistiven Zweig des Netzwerkes zu ermöglichen, mit. dem der Mullstrom- oder Nullspannungskreis verbunden Ast. ,""■■·■-.· ·■·■''

Unter. Bezugnahme auf die oben-erläuterte-'-Schaltung ■ gemäsisJJt'ig. 7 kann- die vorgeschlagene Vorspannung ein fe- ■ ster negativer Vorspannungsstrom sein, welcher'der Basra des Transistors 34 in der Schaltung gemäss Fig. 7.zugeführt wird_;? Diese Vorspannung hat das Bestreben, die Wirkung des Stromes" in' dem-resist iven Zweig des 'Abfühlnetzwerkes zu verschiebenj damit der Hullstrom in dem Netzwerk zu einem früheren- Zeitpunkt in den Halbpe'riöden des Umformers' abgefühlt wird. Die Wirkung desVorspannungsstromes wird verringert, wenn die Spannung an*- den Ausgangsanschlüssen "des Umformers zunimmt, und dies führt dazu, /dass das Abschält- " interval! sich umgekehrt mit der' Spannung an den 'Ausgangs-' anschlüesen ändert. ·..-·■-.·---■ -.· - - - ■■

Abwahdiüng äetr^Anördhüng gemäs's" "ü^vig." 3» "die" da-'"

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hingehend arbeitet, die Proportionalität zwischen den an den Nullstromdetektor angelegten Signalen zu ändern, ist in Flg. 10 dargestellt. Diejenigen Komponenten in i'ig. 10, die den Komponenten der Anordnung gemäss J?ig. 3 entsprechen, sind mit den gleichen .öezug sz eichen versehen, üa ist ersichtlich, dass über den den Widerstand 15 enthaltenden Zweig des Netzwerkes, welches über die Ausgangsanschlüsse des Umformers 12 geschaltet ist, eine ifleichriehterbrüeke geschaltet ist, die aus vier Dioden 52, 53» 54 und 55 besteht. Mittels dieser Brücke und zweier Zenerdioden 56 und 57 können zusätzliche Widerstände 58 und 59 über den den Widerstand 15 enthaltenden Zweig geschaltet werden. Die Komponenten der G-leichrichterbrücke sind vorgesehen, um den Stromkreis auf Wechselstrom ansprechen zu lassen, und die Zenerdioden 56 und 57 leiten bei verschiedenen Pegeln? um die Widerstände 58 und 59 in den Stromkreis zu schalten und dadurch die Zeitkonstante des RO-Kreises herabzusetzen, wenn sich die Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Umformers erhöht. Hierdurch wird das Absehaltintervall progressiv verkleinert. Eine typische Charakteristik für den Stromkreis die den Strom i in dem nicht resistiven Zweig in Abhängigkeit von der Spannung ν an den Ausgangsanschlüssen des Umformers wiedergibt, ist in £ig. 11 dargestellt.

±jine analoge Abwandlung der oben in Verbindung mit I'ig. 8a und 8b geschriebenen Stromkreise, um die umgekehrte Änderung des AbschaltIntervalls mit der Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Umformers zu erzielen, kann dadurch erhalten werden, dass beispielsweise die Anordnung so getroffen wird, dass der Widerstand des resistiven Zweiges des Netzwerkes sich mit der Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Umformers effektiv erhöht. Dies kann durch die Verwendung eines Widerstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten erreicht werden. Stattdessen kann auch ein btrombegrenzungskreis verwendet werden. Als weitere Abwandlung kann der induktive Zweig des Netzwerkes so ausgeführt sein, dass

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er die Spannung verringert, indem die Anordnung so getroffen wird, dass der induktive Zweig oder ein Seil'von ihm durch eine geeignete Sätttgungssteuerwicklung gesättigt werden kann. BIe V/irkung ist dann der Wirkung analog, die von der Stromkreisausführung gemäss Pig. IO erzeugt wird«,

üs ist an dieser Stelle "besonders zu "bemerken, dass die augenblickliche Spannung bei Beginn der Kommutierung einer gegebenen steuerbaren Gleichrichtervorrichtung in einem Umformer, wie er beispielsweise oben in Verbindung mit Fig* 10 beschrieben ist, durch die'" Frequenz beeinflusst wird. Demgemäss kann ein nichtlinearer Stromkreis, der das Bestreben hat, eine Änderung des Abschaltintervalls mit der Änderung der Frequenz zusätzlich zur Spannung einzuführen, vor- ~M

■ . ■ " " - ill

teilhaft sein. Senn der nicht-lineare Stromkreis, der effektiv durch den Widerstand 15 und die über ihn geschalteten Komponenten geschaffen ist, eine Charakteristik hat,- die annähernd einem quadratischen Gesetz entspricht, so dass

2 der augenblickliche Strom in ihm durch i = av ausgedrückt werden kann, wobei a eine Konstante ist, dann wird der Zündpunkt für die steuerbare G-leichrichtervorrichtung durch den Ausdruck aV sin^^t = -V*·* Ceos u> t bestimmt, woraus sich ergibt:

ist daher ersichtlich, dass die Wirkung einer Stromkreisausfünrung, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, darin .."Ji besteht, dass bewirkt wird, dass der Zündwinkel in Bezug auf die Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Umformers von dem Verhältnis der Ausgangsfrequenz zu der Ausgangsspannung in einer Weise abhängig ist, die in Fig. 12 durch die Kurve ; dargestellt ist, welche die Grosse (in Graden) des Zündwinkels β in Abhängigkeit von der Grosse τ^ wiedergibt.

Die in ^¹Ig. 12 gezeigte Charakteristik kann so gewählt werden, dass in einer verhältnismässig einfachen Ausführung ein vorteilhafter Kompromiss zwischen den entgegenstehenden

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allgemeinen Anforderungen hinsichtlich konstanter Abschaltzeit, um den maximalen verfügbaren -Dnergieausgang über einen .bereich von uetriebsfrequenzen aufrechtzuerhalten, und der erforderlichen Kommutierungsspannung erhalten wird, um zu gewäxirleisten, dass die steuerbare ü-leichrichtervorrichtung bei allen erforderlichen Pegeln des Ausgangsstromes für den Umformer kommutiert werden kann.

aus Vorstehendem ist ersichtlich, dass bei allen bisher beschriebenen Schaltungen ein gewisser Kompromiss getroffen ist, und es ist zu bemerken, dass für eine gegebene Ausführung zum Abfühlen einer gesteuerten Beziehung zwischen den Signalen, die einerseits einer Potenz der Spannung an den Ausgangsanschlüssen und andererseits der Ableitung der Spannung an den Ausgangsanschlüssen proportional sind, schlechtere als ideale isetriebscharakteristiken erhalten werden können, wenn ein grosser uereich des Lastergiefaktors, der Ausgangsfrequenz und der Ausgangsspannung des Umformers aufgenommen werden soll, ^s muss daher davon ausgegangen werden, dass von keiner einfachen Abfühlanordnung, die mit dem Ausgang des Umformers verbunden ist, erwartet werden kann, dass sie ein optimales Arbeiten unter allen .bedingungen gewährleistet ο jJer maximale Auslöschwinkel für die steuerbaren U-leichrichtervorrichtungen in Bezug auf die Spannung an den Aus^angsanschlüssen des Umformers hängt, wie deutlich ersichtlich, von vielen Faktoren ab.

Wenn eine Abweichung von der grundsätzlichen Einfachheit der bisher beschriebenen Schaltungen wirtschaftlich akzeptiert werden kann, können mehrere Abfühlstromkreise mit dem Ausgang des Umformers verbunden werden. Jeder solcher Abfühlstromkreis kann so ausgeführt werden, dass er einen geeigneten Zündzeitpunkt für die steuerbaren Grleichrichtervorrichtungen in .Beziehung zu der Ausgangsspannungswellen-•form über einen begrenzten .bereich von .betriebsparametern anzeigt, um die !-Commutation der steuerbaren ü-leiehrichtervorrichtungen im Ansprechen auf die früheste Anzeige, die

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unter den herrschenden Bedingungen, alczeptierbar ist, einzuleiten. _: ^₁, · -

±jin solcher Stromkreis ist in schematischer Jb'orm in i'ig. 13 wiedergegeben, αχ stellt wieder eine Abwandlung der grundsätzlichen Schaltungsanordnung dar.., die oben in Verbindung mit I¹¹Ig. 3 beschrieben worden ist, und diejenigen .oauteile, die den Bauteilen der Schaltungsanordnung ge-~ mäss Ji¹Ig. 3 entsprechen, sind mit den gleichen .Bezugszeichen versehen.. So ist. auch hier über den Ausgang des Umformers oder Wechselrichters 12 ein Hetzwerk geschaltet, das einen einen Widerstand 15 enthaltenden Zweig und einen einen Kondensator 14 enthaltenden Zweig aufweist, die mit einem zugeordneten liullabfühlnetzwerk 13 verbunden sind, -'Λ

das an einen Zündimpulserzeuger 16 angeschlossen ist. Zusätzlich ist ein weiterer Hullabfühlstromkreis 60 vorgesehen, der einerseits an einen Widerstandszweig 61 und andererseits an einen Stromtrarisformator 62 angeschlossen ist, der eine auf den Ausgangsstrom des Umformers 12 ansprechende Sekundärwicklung hat und- dem Widerstände 63 und 64, wie dargestellt, zugeordnet sind. '

Während das Stromabfühlnetzwerk 13 dahingehend arbeitet, Nullnettostrom abzuführen, der Signalen entspricht, die Inderungsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung und der Ausgangsspannung selbst proportional sind, wie es oben be- schrieben wurde, fühlt der Mullabfühlstromkreis 60 das Auftreten von Nullnettostromsignalen ab, die der Ausgangsspan- . " nung und dem Strom des Umformers proportional sind« l)ie Proportionalitäten können optimiert werden, um den'geforderten minimalen Auslöschwinkel in Beziehung zu der Ausgangsspannungswellenform über Bereiche der Ausgangsspannung und des Stromes- zu erhalten, wodurch eine Anpassung an einen Bereich von Belastungen 11 geschaffen ist. .

Pb ist zu bemerken, dass die zusätzlichen Stromkreise, die dem Stromtransformator 62 zugeordnet sind, das Bestreben haben, Ausgangsimpulse nahe dem Beginn jeder Ausgangsjhalb-

. strom

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periode zu erzeugen, und diese Impulse können durch einen zwischen dem AbfühlStromkreis 60 und dem Impulserzeuger 16 angeordneten geeigneten .ausblend- oder Torstromkreis unterdrückt werden, der auf die Änderungsgeschwindigkeit von niedriger Spannung anspricht, iiiin solcher l'orstromkreis kann von üblicher Ausführung sein, und er erfordert hier keine weitere Beschreibung»

iiine etwas wirtschaftlichere Ausführung, basierend auf der Schaltung gemäss i'ig. 13, kann verwirklicht werden, indem nur ein einziger Nullstromabfühlstromkreis anstelle der beiden Jtfullstromabfühlstromkreise 13 und 60 gemäss i'ig. 13 verwendet wird» In diesem iall werden dem einzigen MuIlstromabfühlstromkreis drei Eingänge zugeführt, die der Änderungsgeschwindigkeit der Spannung bzw. dem btrom und der Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Umformers bzw. vi/echselrichters proportional sind. Der Nullstromabfühlstromkreis wird dann so ausgeführt, dass er den Zündimpuls für die steuerbare ü-leichrichtervorrichtungeH liefert, wenn die Summe der drei Signale Null ist. Die Teilungsimpedanzen, welche die Proportionalität der drei Signale bestimmen, können so ausgeführt sein, dass bei der niedrigsten in i'rage kommenden iietriebsfrequenz, bei der die Anforderung hinsichtlich der Abschaltzeit der steuerbaren u-leichrichtervorrichtunges verhältnismässig unbedeutend ist, der Zündzeitpunkt in geeigneter 'Weise durch die Beziehung zwischen der Umformerausgangs spannung und den Stromsignalen bestimmt wird, wohingegen bei höheren i-requenzen und geringeren Strömen ein angemessenes Abschaltintervall durch die .Beziehung zwischen der Spannung und der Änderungsgeschwindigkeit des Spannungseinganges geschaffen wird, wenn Strom und irequenz beide verhültnismässig hoch sind, wobei die Wirkungen additiv sind, um eine Kompensation für den tfberlappungswinkel zu erzielen.

rfie bei der Schaltung gemäss *'ig. 13 ist ein zusätzlicher Ausblend- oder i'or Stromkreis erforderlich, um Zündimpulse zu beseitigen, die sonat an anderen Zeitpunkten in

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dem Arbeitszyklus als an den beabsichtigten Zündzeitpunkten für die steuerbaren Grleichrichtervorrichtungen erzeugt werden", an denen die Summe der Eingänge zu den EuIIstromdetektoren lull ist. Ein solcher Zustand ist in 'S¹Ig. 14 durch Wellenform veranschaulicht, i'ig. 14 zeigt die drei Eingangsströme zu dem Fullstromdetektor, die gemäss ihren Signalproportionalitäten aufgezeichnet sind, und die die Summe der drei Ströme darstellende Kurve, die bei t-, durch "JSTull hindurchgeht und dann erneut bei t₂ wo ein unerwünschter Zündimpuls für die steuerbare Grleichrichtervorrichtung erzeugt werden kann. In ähnlicher Weise wird ein weiterer unerwünschter Impuls bei t- erzeugt.

Das Kriterium, welches für die Steuerung der Beseitigung der unerwünschten Impulse aus dem System angenommen werden kann, besteht darin, dass die Impulse zum Zünden der steuerbaren Grleichrichtervorrichtungen nur erzeugt werden sollen, wenn das Stromsignal und das Signal, welches der Änderungsgeschwindigkeit der Spannung proportional ist, die gleiche Polarität oder beide zweckentsprechende Polarität haben. Die beiden Kriterien stellen Alternativen dar, von denen jede in einem besonderen !'all angewendet werden, was von der genauen Art des Steuersystems abhängt. '

Mne Anpassung der in i'ig» 6 dargestellten und oben beschriebenen Ausführung zur Beseitigung der unerwünschten Impulse ist in i'ig. 15 schematisch dargestellt. Auch hier sind diejenigen Komponenten, die den Komponenten der Ausführung gemäss l'ig. 6 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen, und es ist daher ersichtlich, dass das Spannung ssignal am Eingang des Stromtransformators 26 erscheint. Ebenso sind Netzwerke 14a, 15a und 14b, I5b vorgesehen, die den beiden Transistoren 27 und 28 zugeordnet sind, deren Ausgänge den Impulserzeugern 31 bzw. 32 zum Zünden der Paare von steuerbaren Gleichrichtervorrichtungen 6, 8 und 4, 7 der Umformer schaltung, wie sie in I¹Ig. 1 dargestellt ist, zugeführt werden.

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Zusätzlich zu den Summierungstransistoren 27 und 28 sind Ausblendtransistoren 71, 72 und 73» 74 vorgesehen, welche verhindern, dasa irgendwelche ins Positive gehende Signale die auf positive Impulse ansprechenden Impulserzeuger 31 und 32 erreichen, sofern nicht die Ausblendtransistoren zufolge negativer Eingangsströme an ihren Basiselektroden nichtleitend gemacht sind, i'ür die Zwecke des Abfühlens von Strom ist in den Ausgangskreis des Umformers ein Stromtransformator 75 geschaltet, der den Transistoren 71 und 74 Basisströme zuführt. Zugeordnete Strombegrenzungs- und Vorspannung swi der stände 77 bis 82 sind mit dem Stromtransformator 75 in einen Stromkreis geschaltet. Jie Basiselektroden der Transistoren 72 und 73 sind über Kondensatoren 83 bzw. 84 mit den Enden der Sekundärwicklung des Transformators 26 verbunden.

Im .betrieb wird der Transistor 71 zum Zeitpunkt ti (Fig. 14) durch einen ihm von dem Stromtransformator 75 gelieferten negativen Eingang nichtleitend gehalten, und der Transistor 72 wird durch einen negativen eingang nichtleitend gehalten, der ihm von dem Spannungstransformator über den Differenzierungskondensator 83 zugeführt wird, Eine ins positive gehende Spannung wird daher am Kollektor des Transistors 72 erzeugt, wenn die Summe der Eingangsströme an seiner .Basis sich von einem positiven Wert auf einen negativen Wert ändert, und der Impulserzeuger 31 liefert Zündimpulse an die steuerbaren (xleichrichtervorrichtungen 6 und 8 des Umformers 12.

Wenn der Umformer in den entgegengesetzten Zustand kommutiert, ändert das von dem Stromtransformator 75 abgefühlte Stromsignal die Hichtung, und der Transistor 72 wird wieder leitend gemacht, so dass an dem Impulserzeuger 31 ein negativer Eingang erzeugt wird, der keine Wirkung hat, •da dieser Impulserzeuger 31 nur auf positive Impulse anspricht. Zum Zeitpunkt t2 (I'ig. 14) wird der Transistor 72 wieder nichtleitend gemacht, da sein liettobasisstrom auf

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Null fällt, jedoch wird jetzt der Transistor 71 durch einen positiven Basisstrom von dem Strom-transformator und dem Vorspannungskreis im leitenden Zustand gehalten und •dem Impulserzeuger wird kein Signal zugeführt.'

Zum Zeitpunkt t3 kann der Transistor 72 kurzzeitig leitend werden, was von dem Gleichgewichtszustand der Schaltung abhängt. In diesem lall wird der 'Transistor 72 wieder nichtleitend, wenn der Umformer kommutiert, und das positive Signal für den Impulserzeuger 31» welches er zu erzeugen sucht, wird dadurch inhibiert, dass der Transistor 72 durch einen von dem Transformator 26 über den Kondensa-" tor 83 erhaltenen positiven Eingangsstrom leitend gehalten wird.Die Arbeitsweise bei ,den zweckentsprechenden Polaritäten der anderen Seite der Schaltung, wo sich der Impulserzeuger 32 ist der vorstehend beschriebenen im wesentlichen identisch, so dass eine weitere Beschreibung nicht notwendig ist. Zündimpulse werden demgemäss nur einmal je Periode der Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Umformers am richtigen Zeitpunkt in jeder Hälfte der Schaltung erzeugt»

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1./Umformer- oder Wechselrichterschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei steuerbare G-leichrichtereinrichtungen enthält, die aufeinanderfolgend leitend gemacht werden können, um Strom von Eingangsanschlüssen an Ausgangsanschlüsse anzulegen, wobei das Leitendmachen einer der Einrichtungen wirksam ist, die zuvor leitende Einrichtung nichtleitend zu machen, dass über zwei Stellen der Schaltung, an denen im -betrieb eine Spannung vorhanden ist, welche der an den Ausgangsanschlüssen vorhandenen Spannung proportional ist, ein Stromkreisnetzwerk geschaltet ist, das zwei Stromkreisabschnitte aufweist, von denen ein erster Abschnitt ein Signal erzeugt, das einer Potenz der Spannung an den Ausgangsanschlüssen proportional ist, und von denen der zweite Abschnitt ein Signal erzeugt, das eine ü-rö'sse enthält, die der Ableitung der Spannung an den Ausgangsanschlüssen mit uezug auf die Zeit proportional ist, und dass ein jJetektorstromkreis vorgesehen ist, der eine gesteuerte Beziehung zwischen den genannten Signalen feststellt und ein Triggersignal erzeugt, um die nächste der steuerbaren ü-leichrichtereinrichtungen, die leiten soll, leitend zu machen.

   2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren ürleichrichtereinrichtungen jeweils Gruppen von steuerbaren G-leichrichtervorrichtungen aufweisen.

   3· Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformer bzw. Wechselrichter als Brücke ausgebildet ist und die Gruppen der steuerbaren Grleichrichtervorrichtungen in betreffenden gegenüberliegenden Paaren von Stromkieissohenkeln einer Brücke angeordnet sind.

   4· Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die zuvor leitende ürleiohrichtereinrichtung durch die Spannung an einer über die Ausgangaan-

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   Schlüsse geschalteten Kapazität nichtleitend gemacht werden kann.

   5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuerte Beziehung zwischen den Signalen eine vorbestimmte Beziehung ist.

   6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der DetektorStromkreis eine Einrichtung zum Abfühlen eines im wesentlicnen lull-Signalstromes in einer Parallelanordnung aus einem Widerstand und einem Kondensator zum Erzeugen der genannten Signale aufweist,-die in einen Pfad über den Ausgangsanschlüssen geschältet ist, um das triggersignal zu erzeugen.

   7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der DetektorStromkreis eine Einrichtung zum Abfühlen eines im wesentlichen Hull-Signalstromes in einer Parallelanordnung aus einem Widerstand und einem Kondensator zum Erzeugen der genannten Signale aufweist, die in einen Pfad über den Eingangsanschlüssen geschaltet ist, um das Triggersignal zu erzeugen.

   8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorstromkreis eine Einrichtung zum Abfühlen einer im wesentlichen Null-Spannung an einer Induktanz-Widerstand-Keihenanqrdnung zum Erzeugen der genannten Signale aufweist, die derart angeschlossen ist, dass die einen Strom proportional zu der Ausgangsspannungswellenforin. des Umformers bzw. Wechselrichters empfängt, um das Triggersignal zu erzeugen.

   9. Schaltung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorstromkreis zwei Stromkreiszweige aufweist, von denen der eine auf Strom einer Polarität und der andere auf Strom entgegengesetzter Polarität anspricht, um das genannte Signal wahlweise zu erzeugen und die entsprechende steuerbare Crleichrichtereinrichtung leitend zu machen, wenn die genannte Beziehung erreicht ist.

   10. Schaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn-

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   zeichnet, dass die Abfühleinrichtung so angeschlossen ist, dass sie auf die an den Eingangsanschlüssen erscheinende Spannung und die Polarität der spannung an den Ausgangsanschlüssen anspricht, um das Signal zu erzeugen und die entsprechende steuerbare GKLeichrichtereinrichtung leitend zu machen, wenn die genannte Beziehung erreicht ist.

   11. bchaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum einstellen der gesteuerten .Beziehung in Abhängigkeit von der irequenz der Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Umformers, um eine Verringerung der verfügbaren Kommutierungsspannung, die sonst bei sich verringernder frequenz auftreten könnte, zu kom-

   ft pensieren.

   12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorstromkreis einen Nullstrom-Abfühlstromkreis aufweist, der betätigbar ist, um im wesentlichen I\iullstrom-Signale in einer Parallelanordnung eines Kondensators mit einem Iteihenwiderstand und eines Widerstandes festzustellen, wobei die Parallelanordnung in Keihe mit dem Abfühlstromkreis über die Eingangs- oder die Ausgangsanschlüsse des Umformers oder Wechselrichters geschaltet ist_e

   13. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektors oromkreis einen Nullspannung-Abfühlstromkreis aufweist, der betätigbar ist, um eine Spannung von im wesentlichen Null an einer Reihenanordnung einer Induktanz

   P mit parallelem Widerstand und eines Widerstands festzustellen, wobei die Reihenanordnung über die Eingangs- oder die Ausgangsanschlüsse des Umformers oder Wechselrichters geschaltet ist.

   14. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die betätigbar ist, um die gesteuerte Beziehung in Abhängigkeit von der trosse der Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Umformers oder Wechselrichters zu bestimmen und eine Verringerung der verfügbaren Kommutierungsspannung, die sonst bei Verringerung der

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   Ausgangsspannung auftreten könnte, zu kompensieren.

   15. Schaltung nach Anspruch I4» dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorstromkreis einen Stromabfühlstromkreis, der betätigbar ist, um eine vorbestimmte· Beziehung zwischen den Signalen festzustellen, und eine VorSpannungseinrichtung aufweist, die wirksam ist, die festgestellte Beziehung zu ändern, wenn die Ausgangsspannung des Umformers oder Wechselrichters unter einen vorbestimmten Wert fällt. .

   16. Schaltung nach Anspruch I4, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorstromkreis einen Stromabfühlstromkreis aufweist, der betätigbar ist, um ein vorbestimmtes Stromsignal in einer Parallelanordnung eines kapazitiven Stromkreiszweiges und eines resistiven Stromkreiszweiges festzustellen, die M in Jrieihe mit dem Abfühlstromkreis über die Eingangs- oder die Ausgangsanschlüsse.des Umformers.,oder Wechselrichters geschaltet ist, wobei der resistive Stromkr.eiszweig eine nicht-li-.

   neare. Widerstandscharakteristik hat. ,

   ^ 17·, Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der -DetektorStromkreis einen Stromabfühlstromkreis aufweist, der betätigbar ist, um ein vorbestimmtes Spannungs- -·■-signal in einer Reihenanordnung aus einem iduktiven und ei-nem. resistiven Stromkreiszweig festzustellen..

   Ιφ.» Schaltung nach.. Anspruch, 17, dadurch gekennzeichnet^, · dass· der resistive Strpmkreiszweig eine nicht-lineare Cha-? -·■ rakteristik hat. : ,■ , , . -.-.'. ^: _; ^; ;.. ■ ■■ „ ,_v . 19j._li;S.chaltung nach Anspruch .17, .dadurch-gekennzeichnet, 'j dass.der induktive .Stromkreiszv/eig eine· Induktanzcharakte-^ ristik_ahasti₄ die, mit. Änderungen der Grosse der-Spannung an,. ■ den Ausgangsanschlüssen des Umformers oder Wechselrichters

   2Q*- Schaltung nach Anspruch 14»i gekennzelchne.t' durch^: -·»' -■' eine JjJinriohtung, durch, welche die gestetierte Beziehung^ so ⁼ '*''· ^;" steuerbar;ist, dass: der Winkel·; in Kelatlon -zu' der^{1 s} Ausgangs-'^'' spannungswellenf orm,- ·bei .welchem* Triggersi^iale ^gelegt ^ ^u '*"" werdeit, ^ütt"die · steuerbare ixleiehrichteielnrlchtüng¹ lieliterid ^*¹

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   zu machen, von dem Verhältnis von Ausgangsfrequenz und Spannung des Umformers oder Wechselrichters abhängig ist.

   21. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorstromkreis eine Abfühleinrichtung aufweist, die eine vorbestimmte Beziehung zwischen den Signalen und einem weiteren Signal abfühlt, das einer Potenz des Ausgangsstromes des Umformers oder Wechselrichters proportional ist.

   22. Schaltung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Ausblend- oder ioreinrichtung, die unerwünschte Triggersignale, die erzeugt werden können, inhibiert.

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