DE2258898C3 - Anordnung zur Strombegrenzung bei einem gesteuerten Transistorwechselrichter - Google Patents

Description

drei Eingangssignale, bei denen der dritte Eingang 40 wird, und daß das Speicherglied mit einem Ausgang in (£2) mit dem Eingang des Frequenzteilers (53) ver- die Ansteuerung der Transistoren derart eingreift, daß bunden ist. im gesetzten Zustand die Ansteuerung eines jeweils

den Strom führenden Transistors blockbar ist.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung

sind zwischen dem Frequenzteiler und den Impulsverstärkern, über welche die Transistoren des Wechsel-

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Strombegrenzung bei einem gesteuerten Transistorwechselrichter, bei dem die Transistoren taktweise mit einer durch einen Taktgeber festgelegten Steuerfrequenz über je einen Impulsverstärker angesteuert sind, dem ein durch eine den Wechselrichter in der Spannung steuernde Größe beeinflußter Impulsformer und ein zur taktweisen Ansteuerung der Transistoren verwendeter Frequenzteiler nachgejchaltet sind.

Es ist eine Steuer- und Anlaufschaltung für einen als Impulsgenerator verwendeten Transistorwechselrichter in Mittelpunktschaltung bekannt, bei dem eine Zusatzwicklung seines Ausgangsübertragers als steuernder Taktgeber verwendet ist. Mittels der Anlaufschaltung wird der Wechselrichter in Betrieb gesetzt. Bei diesem Wechselrichter sind in den Basisleitungen der Transistoren Vorwiderstände vorgesehen, die bei einem Verbraucherkurzschluß die Steuerströme der Transistoren begrenzen, wodurch dann auch die Kollektorströme begrenzt werden. Eine derartige Schutz maßnahme wird wirksam, wenn, wie bei Verbraucherkurzschlüssen, der Strom nach einem unzulässigen richters angesteuert sind, Verknüpfungsglieder für mindestens je zwei Eingangssignale den Impulsverstärkern vorangeschaltet, bei denen ein erster Eingang mit einem Ausgang des Frequenzteilers und ein zweiter Eingang mit einem Ausgang des Speichergliedes verbunden ist. Zur Verwendung von Verknüpfungsgliedern für je drei Eingangssignale ist bei diesen der dritte Eingang mit dem Eingang des Frequenzteiler zu verbinden.

Es wird durch die Erfindung der Vorteil erzielt, daß beim Auftreten einer Überstrombelastung eine Strombegrenzung unmittelbar wirksam werden kann, die aber zu Beginn der Halbperiode des Wechselrichter-

stromes, die auf die Halbperiode mit der Überstrombelastung folgt, wieder aufgehoben wird und nur dann wieder wirksam wird, wenn die Überstrombelastung erneut auftritt.

Es wird nachstehend an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltung eines Gleichstromumrichters, bei dem ein Transistorwechselrichter mit einer Strom-

begrenzungsanordnung im Sleuerungsteil des Wechselrichters verwendet ist,

F i g. 2 das Blockschaltbild des Steuerungsteiles des Wechselrichters nach F i g. 1 mil der Strombegrenzungsanordnung.

Bei dem Gleichstromumrichter nach F i g. 1 ist ein Transistorwechselrichter 1 mit zwei Transistoren 11 und 12 in Mittelpunktschaltung verwendet, mit dem ein Wechselstromzwischer.kreis gebildet wird, welcher mittels eines Wechselstromübertragers 2 auf den Eingang eines Gleichrichters 3 mit zwei Halbleiterdioden 31 und 32 in Mittelpunktschaltung gekoppelt ist, der über eine Glättungsdrossel 33 großer Induktivität auf einen Gleichstromverbraucher 4 arbeitet. Mit Hilfe einer Regeleinrichtung 5, welche auf die Steuerung der Transistoren des Wechselrichters 1 einwirkt, wird die Gleichspannung des Verbrauchers 4 konstant geregelt. Zur Stromversorgung des G'leichstromumrichters dient eine in der Spannung nicht stabilisierte Gleichstromquelle G. Mittels einer Stromerfassungsvorrichtung 6 wird der vom Wechselrichter 1 aufgenommene Gleichstrom überwacht und zwar durch den Spannungsabfall des Stromes an einem Meßwiderstand 61. Es kann zur Stromerfassung auch ein Gleichstromwandler verwendet sein. Die Regeleinrichtung 5 und die Stromerfassungsvorrichtung 6 können in einer Steuerbaueinheit zusammengefaßt sein, deren Blockschaltbild in der F i g. 2 dargestellt ist, das im folgenden nun beschrieben wird.

Die Stromerfassungsvorrichtung 6 enthält einen Trigger 62, dem am Triggereingang über einen Widerstand 63 der am Meßwiderstand 61 anstehende Spannungsabfall des überwachten Gleichstromes als Stromistwertsignal zugeführt ist. Ein Kondensator 64 kann dem Triggereingang parallellgeschaltet sein. Ferner enthält die Stromerfassungsvorrichtung 6 ein dem Trigger 62 nachgeordnetes elektronisches Speicherglied 65, bei dem der Setzeingang S mit dem Ausgang des Triggers 62 und der Löscheingang L mit einem Taktgeber 51 der Regeleinrichtung 5 verbunden ist, mit dem die Steuerfrequenz des Wechselrichters 1 vorgegeben wird.

Die Regeleinrichtung 5 enthält, dem Taktgeber 51 nachgeordnet, in bekannter Weise ferner einen regelspannungsgesteuerten Impulsformer 52, einen Frequenzteiler 53 mit zwei antivalenten Ausgängen für die Gegentaktsteuerung der Wechselrichtertransistoren und in den zwei Steuerkanälen dieser Transistoren je einen Steuerimpulsverstärker 54 und 55. Mit Hilfe des Impulsformers 52 werden die einzelnen Taktgeberimpulse in rechteckförmige Steuerimpulse umgeformt und deren Impulslänge durch eine von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Soll-Istwert-Vergleicher für die Verbraucherspannung abgeleiteten Regelspannung Ur, die gesondert zugeführt ist, beeinflußt.

Gemäß der Erfindung sind zwischen den zwei Gegentaktausgängen Ai, Al des Frequenzteilers 53 und der hiervon ausgehenden Steuerkanälen der Transistoren 11 und 12 des Wechselrichters 1 Verknüpfungsglieder 56 und 57 angeordnet, die je drei Eingänge £1 bis £3 und je einen Ausgang, letzterer mit dem Eingang des im zugeordneten Steuerkanal liegenden Impulsverstärkers verbunden, aufweiüen. Der Eingang £1 vom 56 ist mit dem Ausgang AX und der Eingang £1 von 57 ist mit dem Ausgang A2 des Frequenzteilers 53 verbunden, wohingegen die Eingänge £2 von 56 und 57 gemeinsam mit dem Eingang des Frequenzteilers und die Eingänge £3 von 56 und 57 mit einem Ausgang des Speichergliedes 65 verbunden sind (invertierter Ausgang A).

Bei Verwendung von Und-Nicht-Verknüpfungsgliedem 56 und 57 in bezug auf die Eingänge £1, £2, £3 ist die Wirkungsweise der Einrichtung 5 unter Mitwirkung der Vorrichtung 6 die folgende:

Arbeitet der Wechselrichter 1 normal, d. h. ohne Überstrombelastung seiner Transistoren 11 und 12,

ίο dann liegt die von 61 an den Kondensator 64 übertragene Gleichspannung unterhalb des Ansprechniveaus des Triggers 62. Dieser weist also kein Ausgangssignal auf, aber das Speicherglied 65 am invertierten Ausgang A ein Ausgangssignal, da sein Speicher nicht gesetzt ist.

Mittels des Frequenzteilers werden die durch 52 umgeformten, in der Länge durch eine Regelspannung Ux beeinflußten Taktgeberimpulse abwechselnd über Ausgänge /4 t und A2 von 53 den Eingängen £1 von 56 und 57 und gleichzeitig auch jeder dieser Taktgeberimpuise den Eingängen £2 von 56 und 57 zugeführt. Den Eingängen £3 wird das Ausgangssignal des Speichergliedes 65 zugeführt. Als Folge davon werden die Taktgeberimpulse abwechselnd in die Steuerkanäle der Trar. sistoren 11 und 12 weitergeleitet, wodurch der Wechselrichter im Gegentakt normal gesteuert wird. Entsteht eine Überstrombelastung der Transistoren 11 und 12, so Hießt über den Meßwiderstand 61 ein entsprechend großer Gleichstrom und es erreicht dann die an den Kondensator 64 übertragene Gleichspannung das Ansprechniveau des Triggers 62. Dieser spricht entsprechend der Kondensatorkapazität augenblicklich an oder mit geringer Verzögerung, wodurch an seinem Ausgang ein für das Speicherglied 65 setzfähiges Spannungssignal entsteht, das an den Setzeingang Sgeschaltet wird. Da nun der Speicher gesetzt wird, verschwindet am Ausgang A des Speichers und zugleich auch an den Eingängen £3 der Verknüpfungsglieder 56 und 57 das Signal, so daß der Ausgang des jeweils den Steuerimpuls weiterleitenden Verknüpfungsgliedes signalfrei wird und damit der Steuerkanal des dabei aufgesteuerten Transistors blockiert wird. Unabhängig davon, ob nun der Kondensator 64 zur geringfügigen Verzögerung des Überstromsignals vorgesehen ist oder nur zum Kurzschließen von Störimpulsen, wird der Speieher des Gliedes 65, so lange die Ursache der Überstrombelastung weiterbesteht, jeweils zu Beginn der nun folgenden Halbperiode der Steuerfrequenz am Löscheingang L durch die Vorderflanken der Taktgeberimpulse wieder gelöscht. Dies hat zur Folge, daß in diesen Halbperioden die Transistoren des Wechselrichters weiterhin im Gegentakt angesteuert sind und daher der Wechselrichter zwar weiterläuft, jedoch jeweils nur so lange, bis der Überstrom wieder auftritt, was dann — wie oben beschrieben — zur Sperrung des jeweils angesteuerter, und stromleitenden Transistors führt. Erst wenn die Ursache der Überstrombelastung beseitigt ist, unterbleibt die vorzeitige Sperrung der Transistoren, so daß dann der Wechselrichter normal arbeitet.

Die vorstehend beschriebene Strombegrenzung und Strombegrenzungsanordnung ist zwar speziell auf einen Transistor-Wechselrichter in Mittelpunktschaltung zugeschnitten. Sie kann jedoch im Rahmen der Erfindung auch für Wechsel- und Stromrichter in beliebiger Schaltung konzipiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Strombegrenzung bei einem gesteuerten Transistorwechselrichter, bei dem die Transistoren taktweise mit einer durch einer, Taktgeber festgelegten Steuerfrequenz über je einen Impulsverstärker angesteuert sind, dem ein durch eine den Wechselrichter in der Spannung steuernde Größe beeinflußter Impulsformer und ein zur taktweisen Ansteuerung der Transistoren verwendeter Frequenzteiler nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches Speicherglied (65) an seinem Setzeingang (S) mit Stromanstieg nicht abfällt, sie wird jedoch nicht wirksam bei vorübergehenden Überströmen, auch wenn diese periodisch auftreten, weil dann der sogenannte run-away-Effekt bei den Transistoren nicht in Gang kommen kann.

Des weiteren ist ein Transistorwechselnchter mit einem entsprechenden Anlauf- oder Startstromkreis bekannt (US-PS 29 22 958), bei dem im Falle einer Stromüberlastung eine Strombegrenzung durch den

ίο Startstromkreis wirksam wird. In dem Startstromkreis ist zwischen der Zusatzwicklung des Ausgangsübertragers und der Betriebsstromquelle ein Transistor angeordnet, mit dem nur vorübergehend ein Startstromfluß ermöglicht wird. Dem Transistor parallelgeschaltet

dem Ausgang eines Triggers (62) verbunden ist. 15 ist ein Stromzweig, über den bei Kurzschluß des Wechselrichters dessen Steuerstrom als rückwärts gerichteter Basis-Kollektorstrom fließen kann, wodurch die Kollektorströme der Transistoren des Wechselrichters begrenzt werden. Auch diese Schutzmaßnahme kann bei vorübergehenden Überströmen, die nicht zur Sättigung des Wechselrichterübertragers führen, nicht wirksam werden.

Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Transistorwechselrichter der eingangs beschrie-

deir» eingangsseitlg Istwertsignale einer Stromerfassungsvorrichtung (61) zugeführt sind und der bei vorgegebener Höhe dieser Signale setzfähige Ausgangssignale aufweist, an seinem Löscheingang (L) mit dem Taktgeber (51) des Wechselrichters (1) verbunden ist und zu Beginn eines jeden Taktgeberimpulses gelöscht wird, und daß das Speicherglied (65) mit seinem Ausgang (A) in die Ansteuerung der Transistoren (11,12) derart eingreift, daß im gesetz

ten Zustand des Speichergliedes die Ansteuerung z₅ benen Art Maßnahmen vorzunehmen, durch die schon

während der Halbperiode des Wechselrichterstromes, in der eine Überstrombelastung der Transistoren des Wechselrichters auftritt, eine Strombegrenzung wirksam wird und nur so lange wirksam bleibt, als die Über-Strombelastung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-Jöst, daß ein elektronisches Speicherglied an seinem Setzeingang mit dem Ausgang eines Triggers verbunden ist, dem eingangsseitig Istwertsignale einer Stromerfassungsvorrichtung zugeführt sind und der bei vorgegebener Höhe dieser Signale setzfähige Ausgangssignale aufweist, an seinem Löscheingang mit dem Taktgeber des Wechselrichters verbunden ist und zu Beginn eines jeden Taktgeberimpulses gelöscht

eines jeweils den Strom führenden Transistors blokkierbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Frequenzteiler (53) und den Impulsverstärkern (54, 55), über welche die Transistoren (11, 12) des Wechselrichters (1) angesteuert sind, Verknüpfungsglieder (56, 57) für mindestens je zwei Eingangssignale den Impulsverstärkern (54,55) vorangeschaltet sind, bei denen ein erster Eingang (£1) mit einem Ausgang des Frequenzteilers (53) und ein zweiter Eingang (£3) mit einem Ausgang des Speichergliedes (65) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verknüpfungsglieder (56, 57) für je