DE2510186A1 - Steuerschaltung fuer einen wechselrichter - Google Patents

Steuerschaltung fuer einen wechselrichter

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DE2510186A1 DE19752510186 DE2510186A DE2510186A1 DE 2510186 A1 DE2510186 A1 DE 2510186A1 DE 19752510186 DE19752510186 DE 19752510186 DE 2510186 A DE2510186 A DE 2510186A DE 2510186 A1 DE2510186 A1 DE 2510186A1
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Description

PATENTANWALT faV IU I O Q DR-HEINRICHHERMELINK München, den 7. MäfZ 1975 Mündien 60, Apolloweg 9, Tel. 8 ί i «70
29/008
NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION Tokio/Japan Steuerschaltung für einen Wechselrichter
Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für «inen Wechselrichter in Brückenschaltung mit impulsgesteuerten Schaltelementen in den Brückenzweigen. Fig. IA zeigt das Prinzipschaltbild eines solchen Wechselrichters bekannter Art, worin X, X, Y und T halbleitende Schaltelemente (z. B. Transistoren oder Thyristoren) sind. Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist aus Fig· IB ersichtlich. Wenn die Signale X1, X»,Y1 und f«einen hohen Wert annehmen, sind die entsprechend bezeichneten Schaltelemente geschlossen, also stroaleltend und umgekehrt. Hierbei ist zu beachten, daß die Signale Xf und X?,*owie Y1 und Ϋ'komplementär zueinander sind· Wenn die Signale Y1 und X'oder Ϋ'und X1 gleichzeitig auftreten, wird die Gleichspannung E an die Last Z angelegt} jedoch findet zwischen dem Intervall, in welchem die Signale Y1 und X'auftreten, und demjenigen Intervall, in welchem die Signale Y'und X* auftreten,
Dr.Hk/Du.
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eine Polaritätsumkehr der an der Last Z liegenden Spannung statt. Mit anderen Worten wird die Last Z mit einer Wechselspannung beaufschlagt, deren Verlauf in Pig. IB mit e bezeichnet ist. Wenn das Intervall O, in welchem die erwähnten Signale gleichzeitig auftreten, verändert wird, kann der Effektivwert der Wechselspannung e entsprechend eingestellt werden.
Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens beruht darin, daß ein großer Anteil von Oberschwingungen niedriger Ordnung (z. B. dritte, fünfte und siebente Ordnung) in der Wechselspannung e vorhanden ist, so daß zur Erzeugung einer Sinusschwingung ein großes Wechselstromfilter erforderlich ist. Dadurch werden nicht nur Volumen und Gewicht der Anordnung erhöht, sondern auch die Einschwingvorgange beeinträchtigt, der Wirkungsgrad herabgesetzt usw.
Um diesem Nachteil zu begegnen» ist der Vorschlag bekanntgeworden, den Wechselrichter so zu steuern, daß er keine Oberschwingungen niedriger Ordnung erzeugt» während die höheren Oberschwingungen leichter mit einem Filter weggedämpft werden können. Als eine Steuerung dieser Art ist eine Pulsbreitenmodulation vorgeschlagen worden, bei welcher der Wechselrichter mit Signalen gesteuert wird, die durch Modulation einer dreieckigen
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Trägerschwingung mit einer Sinusschwingung erhalten wurden. Dies ist in Fig. 2 oben dargestellt. Man erhält dann eine Ausgangsspannung e des Wechselrichter· gemäß Fig. 2 unten. Bei dieser Methode läßt sich ein Gleichstromanteil in der Ausgangsspannung e kaum vermeiden, wodurch in der Last befindliche Transformatoren oder Motoren gesättigt werden; ferner ist es schwierig, Amplitude und Frequenz der Ausgangsspannung zu verändern.
Bei dem Steuerverfahren nach der US-PS 3 649 902 ist jede Halbwelle einer Grundschwingung in gleiche Abschnitte unterteilt. Am linken Ende jedes Abschnitts wird ein Impuls erzeugt, wobei die Impulsbreite jeweils so gewählt ist, daß die Fläche des Impulses gleich der Fläche des betreffenden Abschnitte einer Sinusschwingung ist. Um Oberschwingungen in der Ausgangsspannung zu unterdrücken, wird jede Impulsbreite gewichtet. Wenn bei dieser Schaltungsanordnung die Ausgangsspannung verändert werden soll, wird die Impulsbreite geändert, aber das Gewicht bleibt unverändert; infolgedessen 1st die Unterdrückung der Oberwellen bei einer starken Veränderung der Ausgangsspannung unvollkommen. Außerdem ist die Steuerschaltung sehr kompliziert.
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In der japanischen Auslegeschrift 28 ^06/1969 ist eine Schaltungsanordnung beschrieben, bei der die Ausgangsspannung unter Vermeidung von Oberwellen dadurch gesteuert wird, daß Schrittimpulse erzeugt werden, die eine Halbperiode gleichmäßig unterteilen, und daß die Anzahl und gegenseitige Stellung der Schrittimpulse gesteuert wird. Hierbei kann aber die Spannung nicht stetig, sondern nur stufenweise verändert werden.
Der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine stetige Veränderung der Ausgangsspannung des Wechselrichters nach Amplitude und Frequenz mit einfachen Mitteln zu ermöglichen, ohne daß Oberwellen in nennenswertem Ausmaß auftreten.
Zu diesem Zweck wird jede Halbwelle der Grundschwingung in eine gerade Anzahl gleicher Abschnitte unterteilt und in der Mitte jedes so gebildeten PhasenabSchnitts wird ein Iapuls erzeugt· Die Breite dieser Impulse nimmt von den Enden zur Mitte der Halbwelle nach einem passenden Gesetz zu, so daß als Ausgangsspannung des Wechselrichters sin aus solchen Impulsen zusammengesetzter Xnpulszug abgegeben vird, der einen sehr geringen Anteil an Oberwellen niedriger Ordnung aufweist. Mit Hilfe der Schaltungsanordnung, die diese Steuerung durchführt, lassen sich Amplitude und Frequenz der Aus-
gangsspannung unabhängig voneinander in einfacher Weise stetig in einem weiten Bereich verändern.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigen die bereits erwähnten
Pig. IA, IB und 2 Prinzipschaltung und Arbeitsweise bekannter Wechselrichter,
Fig. 3 und k Arbeitsweise und Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Aueführungeform derselben,
Fig. 6 und 7 Diagramme aur Erläuterung der Arbeit··* weise der Anordnung nach Fig. 5«
Fig. 8 ein Blockschaltbild einer anderen Au»führung* form eines Teils der Schaltungβanordnung nach Fig. 5,
Fig. 9 und 10 ein Blockschaltbild und ein erläuterndes Diagramm eine· weiteren Ausfilhrungsbei·» spiels der Erfindung,
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Fig. 11 ein mehr ins einzelne gehende Schaltbild der Anordnung nach Fig. 5»
Fig. 12 und 13 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 11 und
Fig. 14 ein Schaltbild eines für die Zwecke der Erfindung verwendeten Impul«generators.
In Fig. 3 zeigen die Signale X», X1,Y« und Ϋ die Intervall·, für welche die halbleitenden Schaltelemente X, X, T und Y dee Wechselrichters 1ä Brüekensehaitung nach Fig, IA geschlossen bzw« geöffnet (leitend bzw. nichtleitend) sind« Ein Wert der Ausgangsßρätzung β ist vorhanden, vexitt die Signale Y' und X1 bzw. die Signale Ϋ und X£ gleichseitig auftreten, wobei zwischen diesen beiden Signalpaaren ein« Polarität«umkehr der Spannung e stattfindet. Die Impulsbreiten ö«sx· Spannung Y* in der ersten Ilalbporiode der Ausgang«*spannung et entsprechen den Impulsbreiten der Spannung Y'in der zweiten EaIbperiod· der Spannung *f die «ntsp^eckendc-n. Impulse sind schraffiert dargestellt. Tfensi nmx eile schraffierten Impulsbreiten in dieser- Signaleu v«r&H.d®r-t werden, Mildern sich auch die Breiten C1 , ©„ and ö der entsprechenden Impulse in der Äu»g<ing·spannung ef so daß der Effektivwert von « auf diese ¥eisa verändert wgjt-
den kann. Wenn 'ferner das Verhältnis der einzelnen Impulsbreiten in bestimmter, nachstehend abgeleiteter Weise gewählt wird, lassen sich Oberwellen niedriger Ordnungszahl unterdrücken.
Venn die aus Rechteckimpulsen zusammengesetzte Wechselspannung e in eine Fourier-Reihe entwickelt und als Summe der Spannungskomponenten der Oberschwingungen dargestellt wird, erhält man den Ausdruck
sin ^-1 O.cos (2m-l) (u>t- ψ)
nu=l (2m-l)* 2
Hierbei ist E die Amplitude eines Impulses, (2m-l) die Ordnungszahl der Oberschwingungen (m « 1, 2, 3 ···)» u die Kreisfrequenz der Grundschwingung i(2m-l)ra 1 , t die Zeit, O die Impulsbreite und γ die Phasendifferenz gegen einen Bezugspunkt.
Aus dieser Formel kann die i-te rechteckige Wechselspannung e. als Komponente der Wechselspannung e in Fig. 3 in folgender Weise ausgedrückt werden!
» ~ j 2m-1 _ ' /« ι \ / j. Ψ ι i * A^-€ (2m-l)x "~2— i * cos ^2"-1) (wt - *±i
Die aus der Zusammensetzung der sechs ersten rechteckigen Oberschwingungen resultierende Spannung e ergibt eich hieraus wie folgtt
a *·
Allgemein ergibt sich aus einer Anzahl von n* Rechteckβchwingungen die folgende resultierende Spannung:
fi
ä »in "22F" °i I cos (2m-l)Y5.co. (2m-l)u,t
+ sin
.sin (2m-l)u>tl·
¥enn hier die Impulse, aus denen die Spannung e zuianuatngeaetst ist, syemetriech zur Mitte π/2 der Halbperiode der Grundschwingung angeordnet werden, wie in Fig. 3 dargestellt, verschwindet das erste Glied in der geschweiften Klammer der obigen Formel. Da ferner im zweiten Glied eilt ι sin( 2!B-I)^1 ■ ain(2m-l)ln·, sin(2m-l)1T « sin(2m-l)
^/-i ι\· sin(2m-l)f / , /_% β sin(2m-l )¥*/ ,/_ , \,
ireislnf&cht sich die obige Formel, wenn die Anzahl der Impulse in der Halbperlode eine gerade Zahl ist (n'«2n), zu folgendem Ausdruckt
8E
1 _ , \ sin ' O.aSin (2m-l) j. . sin (2ΐη-ΐ)ωΐ »ι "S^-I \ Zm-I J π 2 i · i
509838/Ö69S
Wenn ferner der Phasenunterschied 7+i) "*± zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen gleich groß gemacht wird, d, h. zu π/2η gewählt wird und j « π eingesetzt wird, erhält man
tStF7 sin ^ °i ^^
isl m=l ^™--1/11 ^x nn
(1)
Höhere Oberwellen gerader Ordnungszahl sind in dieser resultierenden Spannung e nicht enthalten.
Aus Formel (l) läßt sich die Amplitude E(2m-l) der (2m-l)sten Oberschwingung wie folgt ausdrücken!
sin *=λ O1 . »in (an-X)
(2)
Venn hier die folgende Näherung eingeführt wirdS
sin AAe1^O1 (3).
vereinfacht sich Formel (2} folgendermaßen?
kB Q.
«(2—1)
503838/0696
Hieraus ergibt sich unter Berücksichtigung der Periodizität der trigonometrischen Funktionen
E 4 4np - (2n-l)^ « Γ\ —=-^ sin <l 4npl (2m-l)f π
fei π 1
η . 4Ε_0, /"
3 (21-ΐ)π . cos (2m-l)
+ sin (2m-l) · cos ρ (2i-l) πί
η 4E 0.
E. —Η 8in
i=l
wobei ρ a« 1, 2, 3
Damit in diesem Ausdruck «ine bestimmte Komponente e(2ik'-1) nicht enthalten ist, muß folgend« Bedingung- erfüllt sein:
E(2m'-1) - JT. —f-i .in (an«-l) 1^1 π « 0 il Ä ^n
Weiirt a. B, wie in Fig. 3 sechs Impuls· In einer Halbperiode vorgesehen sind, lauten die Bedingungen dafür, daß die dritte und fünfte Gbersohwinguing vei seLwintiem
«(5) - ta
#+ f? ?3 A
"** *Ji ϊί# %>
Die Auflösung dieses Gleichungssystems ergibt: O1^O3 = sin -τ— j sin rjHJj
β23 = ,in ff / .in ff
O1IO2XO * sin π/12 : sin 3π/ΐ2 t sin 5π/Ϊ2 (7)
β 0,268 t 0,732 t 1
Aus der Beziehung nach Formel (5) ergibt sich noch:
E(3) = E(9) = E(15) =
E(5) = E(7) = E(l7) =
Wenn die Beziehung der Formel (7) erfüllt ist, verschwinden also die dritte, fünfte, siebente und ähnliche Oberschwingungen nahezu vollständig. Wenn die Ordnungszahl (2m-l) der Oberschwingungen groß ist, gilt die Näherung (3) nicht mehr, d. h. die höheren Oberschwingungen können nicht eliminiert werden.
Wenn allgemein die Anzahl der Impulse in einer Halbperiode der Grundschwingung der Wechselspannung zu 2n gewählt wird, die Impulse so angeordnet sind, daß der Phasenunterschied zwischen ihrem Mittelpunkt gleich groß ist (π/2η), die Impulsbreiten symmetrisch aur Mitte (π/2) der Halbperiode gewählt wird und die gegenseitige Besiehung der Impulsbreiten so gewählt wird, daß
0χ t O2 t *.....,O1 t On
= »in Ir * "in "ϊίτ sin t .... sin
fet sin ft .LlajgllÄ, in iiä
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dann können alle Oberschwingungen niedriger Ordnungszahl vernachlässigt werden.
Fig. k zeigt einige Zahlenbeispiele für die obige Ableitung. -Jede Komponente E(2m-l) ist bezüglich des Wertes O β 30 (« £) der Grundschwingung normiert. Die Abszisse zeigt die Breite O„ des maximalen Impulses und die Ordinate zeigt das Verhältnis der Grundschwingungskomponente und der Oberschwingungskomponenten, die in der Ausgangsspannung des Wechselrichters enthalten sind. Die gestrichelte Kurve E(i) bezieht sich auf die Grundschwingung, deren Verhältnis an dem linken Ordi-π at «not aß st ab ablesbar ist. Die ausgezogenen Kurven £(3)» 2(5) usw. beziehen sich auf die dritte, fünfte und höhere ungerade Oberschwingungen, deren Verhältnis am rechten OrdinatenmaBstab abgelesen werden kann. Wie man 3±»ht, sind die dritte, die fünfte und entsprechende r* Ob sr s chwingungen. kleiner. Gb ar a chwingungen, die !· als dia naunte tand ®lft« sind, müssen wie üblich la sine« Filters entfernt
Sttr Srs«ucuii£ der- Signal® Iz t Ψ3 Xs aad S1 in Jig» 3, ZIn %Bxngapulag*ii»Tm.tQT A ers«ugt Ia pul »β α einer "•i,n>ü»nj!, die «In g*na;ee Yl β If a cJh.es der BetriebsiTrequenss d*« ¥eeh«elricht«rs darstellt, Im vorliegenden Fall»
beträgt diese Frequenz das Zwölffache der Grundfrequenz (wenn die Betriebsfrequenz des Wechselrichters veränderlich sein soll, muß auch die Frequenz der Impulse α entsprechend verändert werden). Bin Impulsgeneraor B veränderlicher Frequenz erzeugt die Impulse ß. Sin Ringzähler C teilt die Frequenz der Impulse α im vorliegenden .Falle in sechs Stufen und erzeugt periodisch die Teilungssignale a. bis ag. Ein Zähler D (im vorliegenden Fall· ein Schieberegister, aber es kann z. B. auch ein Auf- und Ab-Zähler verwendet werden) erzeugt Signale, die um ein ganzes Vielfaches der Fulsperiode ß gegen die Impulse α verschoben sind. In diesem Falle beträgt die Signalverzögerung O, 2, k, D1 8 und 10 Vielfache der Periode der Impulse ß. Die Signale a werden in ODER-Gliedern G1, G- und G_ kombiniert, wobei G1 die Ausgangssignale a, und a,- des Ringzähiers G, G die Ausgangs signale ao und a^ und G„ die Ausgangs signale a? und a_ als Eingänge ex1-hält. Die Ausgangssignale b des Zählers D werden in Flipflops F-, Fp und F0. kombiniert, wobei F, die Signale b1 und ^11, F_ die Signale b_ und b« und F- die Signale b- und b„ als Eingänge eruä.lt. Die Ausgangs signale der logischen Glieder G und F werden in UND-Gliedern Ii, s H und K- kombiniert« An den Eingängen von H1 liegen der Ausgang c des Fiipflops Fn und der Ausgang des ODER-Gliedes G_s an H_ liegen der Ausgang β dee Flip« flops F2 und der Ausgang des ODER-Gliedes G1 und H-•mpfägt das Ausgangs.signal C1 des Fiipflops F1 und das
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Auegangssignal des ODER-Gliedes G . Die Ausgangssignale d-, dp und d_ der UND-Glieder HL , H_ und H„ werden einem gemeinsamen ODER-Glied I zugeführt. Ein Flipflop J erhält das Ausgangs signal a., des Ringzählers C als Eingang und liefert die Ausgangs signale X1 und X', Ein UND-Glied L^ empfängt das Ausgangssignal f dea ODER-Gliedes I und das Auegangesignal X'vom Flipflop Jf ein UND-Glied L empfängt das in einem Negationsglied K umgekehrte Ausgangs signal f des ODER-Gliedes I, also das Signal f und das Ausgangssignal X* des Flipflops J« Die Ausgangssignale g.. und g„ um? beiden UND-Glieder L, und L2 werden einem ODER-Glied M zügeführts dae ein Ausgangssignal Y1 erzeugt; hiervon wird mittels eiaes Negationsgliedee N das komplementäre Ausgangssignal Ψ abgeleitet«
Die so erzeugten Signale Z', XI Y1 und Ϋ' werden in bekennter Weise verstärkt und dann d»n Schaltelementen Xt X, Y und T augeführt.
Di« Arbeitswelse der* Schaltungsanordnung nach. Fig. 5 wird nachstehend an Hand, d^s Impulsdiagrammt in Fig* t* V^nn. der· RingzESile-r C; mit dera Auegang a. des rators A beatif-schlagt wlrd? erhält man nacheinander die durch sechs geteilter*: Signal© a, bis a^, Au* dem Signal a, vmrdmn im Flipflop J «taaittelbar die Signale X' und X* abgeleitet. Wenii der Ausg-aag ß des hoch-
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frequenten Impulsgenerators B als Taktpuls auf den Zähler D gegeben wird, erfährt jedes Signal α eine Verzögerung um ein ganz Vielfaches der Pulsperiode t van ß. So ergeben sich die einzelnen Signale b., worin j = 1., 2 ···· bis 11 ist. Hiervon werden im vorliegenden Falle die um O, 2 T, 4Ύ, 67, e^zTund ΙΟΎνβΓ zögert en Signale verwendet. Wenn die um 0 und loVverzögerten Signale auf das Flipflop F, als Kipp- und Rückkippsignale gegeben werden, erhält man ein Signal c. mit der Impulsbreite 10m In gleicher Weise ergibt sich aus der Kombination der um 2 fund e'Vverzögerten Signale im Flipflop F_ ein Signal c2 und aus der Kombination der um 4*£"und 6"Tverzögerten Signale im Flipflop F ein Signal c_. Die Signal· c,, c und c„, bei denen die Mittelpunkte der Impuls« miteinander zusammenfallen, treten jedesmal auf, wenn sin Signal α auf den Zähler D gegeben wird« Aus den Signalen a.. und ag, die im ODER-Glied G. zusammengefaßt sind, vsiu. dem Signal c wird nun im UND-Glied H„ ein Signal €L abgeleitet * Ebenso ergibt sich aus der ODER^Funktiosi der Signale a? und a» und der UND-Funkt ion derselben 2a±i <ü.«b Signal c^ ein Signal d_ *nd aus der ODER-Funktion Signale a ^ und a^ vm.u d«r "UND« Funkt ion d^xaelbsss. ai'i dem Signal c.s o.±xi Signal d„. Si-a Komfeisatisii diee«r drei Signale irr. ODER-Glied 1 «rgi'S'S <&ia 3ign*l f. 3a· Signal f b se teilt λ λ 3 d-ϊίΐ Signalen d, s d„ iind de<, uie periodisch in der Äj=„.aÄiifol?e d, . d„? i_, d^, c!o, «. angeordnet sind.
J. X- J J A. X
Aus dem Signal f wird im Negationsglied K das komplementäre Signal f gewonnen. Aus den Signalen f und X1 ergibt sich im UND-Glied L1 das Signal g-. Ebenso wird aus den Signalen f und X1 im UND-Glied L3 ein Signal g£ abgeleitet. Die Kombination der Signale g± und g„ im ODER-Glied M ergibt schließlich das Signal Y1 und nach Umkehr desselben im Negationsglied N das dazu komplementäre Signal Ϋ'. Die so abgeleletten Signale X1, X1 Y» und Y' sind identisch mit den Signalen in Fig. 3 und dienen zur Steuerung der Schaltelemente X1 X1 Y und Y im Wechselrichter der Fig. IA.
Die Impulse C1, cp und c„ werden jedesmal erzeugt, wenn ein Impuls α vom Impulsgenerator A ankommt. Die Jeweiligen Mittelpunkte der Impulse C1, c„ und c„ fallen miteinander zusammen. Deshalb sind die Mittelpunktsintervalle der Impulszüge ö' , O' und θ' im Signal f, das aus den selektiv angeordneten Impulsen c , c_ und c zusammengesetzt ist, und der Impulse O1, O und 0 in der Ausgangsweeheelspannung e in Fig. 3 gleich dem Abstand der Impulse α. Ferner ist das Verhältnis O11 O:O4. der Breiten dieser Impulse gleich dem Verhältnis der Breiten der Impulse c.t c und c_, nämlich 0,2:0,6:1 (=Z"X t611ΙοΎ) , hat also einen festen Wert. Es war angenommen worden, daß in Fig. 5 der Zähler D elf Stufen hat, so daß er die
Signale b. mit maximaler Verzögerungszeit 10Tentwickelt. 3
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Wenn der Zähler D dagegen z. B. 1001 Stufen hat, so
daß das Signal b . die maximale Verzögerungszeit von
1000 Y aufweist (wobei natürlich die Pulsperiode ~Z entsprechend kurz zu wählen ist), werden die Impulse c_t C2 und C1 aus den Kombinationen von 366 "Σ" und 63k T , 134 f und 866 t bzw. 0 und 1000 t gebildet, so daß die Breiten dieser Impulse 268T, 732 "^ und 1000 "*£ betragen. In diesem Falle ist das Pulebreitenverhältnis O1XO2IO in Fig. 3 gleich 0,268*0,73211 (268t t 732T» lOOOT), d. h. gemäß der obigen Ableitung werden die Oberschwingungen niedriger Ordnung in der Ausgangswechselspannung e mit gutem Erfolg unterdrückt, wie Fig. h zeigt.
Wenn die Pulsfrequenz des Impulsgenerator* B geändert wird, ändert sich die Periode "C des Signals ß, ao daß auch die Pulsbreiten der Impulse c,, C2 und c„ sich ändern. Dadurch werden die Pulsbreiten von 0, , 0 und ö_ in Fig. 3 entsprechend geändert, wodurch die Amplitude der in der Wechselspannung e enthaltenen Grundschwingung eingestellt werden kann (die Beziehung zwischen der Pulsbreite 0 und der Amplitude der Grundschwingung ergibt sich aus Fig« k). Wenn ferner die Pulsfrequenz des Inipulsgenerators A geändert wird, ändert sich die Periode dec Signals α, wodurch die Frequenz der Wechselspannung e und damit diejenige der Grundschwingung auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.
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Selbst wenn die Pulsfrequenzen dieser Impulsgeneratoren A und B geändert werden, bleiben die relativen Phasenbeziehungen und Verhältnisse der Impulsbreiten der Impulse C1, c- und c„ und damit diejenigen der Impulse O1, .0- und 0 in Fig. 3 bestehen, so daß der Effekt der Unterdrückung der Oberschwingungen niedriger Ordnung bestehen bleibt. So kann mit den geschilderten Maßnahmen eine Mehrzahl von Impulsen mit festem Verhältnis der Impulsbreiten innerhalb einer Halbperiode der Grundschwingung des Wechselrichters mit festen Phasenabständen erzeugt werden und Amplitude und Frequenz der Grundschwingung lassen sich in einfacher Weise verändern«
Statt sechs Impulsen läßt sich selbstverständlich jede andere gerade Anzahl von Impulsen in jeder Halbperiode der Wechselrichterausgangsspannung wählen. Auch können die gegeneinander verzögerten Signale b . statt in einem Zähler D gegebenenfalls in mehreren Zählern mit verschiedenen Verzögerungszeiten gebildet werden.
Es ist auch möglich, mittels der Impulse c-, e und c_ in TIg, 6-die Steuerimpulse für einen dreiphasigen Wechselrichter gemäß Fig« T abzuleiten, Hierzu müssen nur drei Signalgruppen erzeugt werden, die untereinander je eine Phasendifferenz von 120 aufweisen. Mit diesen Signalgruppen werden drei Wechselrichter beaufschlagt.
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Bei der Beschreibung der Fig. 5 wurde angenommen, daß die Impulsgeneratoren A und B unabhängig voneinander betrieben werden. In diesem Falle ist allerdings die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen des Signals α in dem Zähler B und dem Ankommen des Signals ß als Taktpuls nicht konstant, sondern ändert sich periodisch, wobei die Interferenzperiode von den Frequenzen der beiden Pulse abhängt. Wenn dagegen der Impulsgenerator B jeweils durch das Signal α des Impulsgenerators A zurückgestellt wird, bleibt die Zeitdifferenz zwischen u-ji Eintreffen des Signals α und demjenigen des Taktsignals ß im Zähler D konstant und es kann keine Schwebung mehr auftreten.
Anstatt die Signale d , d und d auf dem Umweg über die Signale c.-, c und c_ zu gewinnen, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, können die Signale d1, d_ und d„ auch unmittelbar abgeleitet werden, indem z. 3. die Signale mit den Verzögerungezeiten O und 10 "t des Zählers D in einem ODER-Glied Hf verknüpft werden, dann in einem UND-Glied H„ dieses Signal mit dem Ausgang des ODER-Gliedes G verknüpft wird und das Flipflop F- mit diesem Ausgangssignal gekippt wird. Man erhält dann das Signal do. Eine solche Schaltung ist in Fig. 8 dargestellt.
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Fig. 9 zeigt eine weitere Schaltung zur Ableitung der Signale Y1 , Ϋ', X! und X'. Sie enthält die UND-Glieder H1 bie Hg, L-, L , M, und M„, sowie die Negationsglieder I, K1, K , P1 und P2, die Flipflops J und F^ und die ODER-Glieder G,, G , N- und N . Die Arbeitsweise dieser Schaltung wird an Hand der Fig. 10 erläutert.
Die Impulssignale c- , c„ und c„, sowie a, bis ag sind die gleichen wie in der Ausführungsform nach Fig. 5, Das Flipflop J erzeugt aus dem Signal a- die Impulssignale χ und χ . Das UND-Glied H1 empfängt die Impulse c, und a, als Eingänge und liefert den Impuls d,; in gleicher Weise erzeugen die anderen UND-Glieder H„ bis Hg die Impulse d_ bis dg. Das Flipflop F^ erzeugt aus dem Impuls dj, und dem im Negationsglied I umgekehrten Impuls d- die Signale x- und X1. Das ODER-Glied G1 empfängt die Signale x-, d- und d„ und erzeugt ein Impulssignal f., , während das ODER-Glied G„ aus den Signalen x, , d. , d^, d,. und dg das Signal fp erzeugt. Das UND-Glied L- erzeugt aus den Signalen χ und dem negierten Signal f, -sin Signal g1 , wahrend das andere UND-Glied L aus dem Signal so und dem Signal f_ ein
Ä. £w jS£
Signal g- ableitet, Das UND-Glied M1 erzeugt aus den Signalen x„ und f, sin Signal h., tzna das UND-Glied M^ erzeugt aus den Signalen x, und f„ «in Signal 5i , Im ODER-Glied N1 werden die Signale g, und Ii, vereinigt
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und. ergeben das Ausgangs signal Y* , während im anderen ODER-Glied N2 aus den Signalen g_ und h_ das Ausgangssignal X1 abgeleitet wird. Schließlich werden in den
Negationsgliedern
Ϋ' und Χ1gebildet.
Negationsgliedern P1 und P„ die komplementären Signale
Wenn eine andere Kombination der Signale d. bis dg im obigen Beispiel dem Flipflop F^ zugeführt wird, läßt sich eine entsprechende andere Kombination der Steuersignale Y1 f Ϋ', X1 und X' ableiten.
Fig. 11 zeigt ein Übersichtsschaltbild einer praktischen Ausführung der Steuerschaltung. Der Bezugsimpulsgenerator A erzeugt Impulse af deren Frequenz ein ganzes Vielfaches (hier das Zwölffache) der Betriebsfrequenz des Wechselrichters beträgt. Wenn die Betriebsfrequenz veränderlich sein soll, ist die Pulsfrequenz von A entsprechend zu verändern. Der Impulsgenerator B erzeugt höherfrequente Impulse Q1 und wird vom Impulsgenerator A synchronisiert. 1 bis 9 sind in einer integrierten Schaltung ausgebildete Flipflopglieder/ 10 bis 21 NAND-Glieder, 22 und 23 Negationsglieder in der integrierten Schaltung. Die Schaltung ist über einen Widerstand 2k mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden und kann mittels eines Druckknopfschalters 25 geerdet werden. Die Flipflopglieder 1 bis 3 und 6 bis 8 bilden je einen Ringzähler. Die Ausgänge der Impulsgeneratoren A und B
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sind auf dem Pegel "Ο" (verschwindende Spannung) , wenn sie Impulse erzeugen, nehmen jedoch sonst den Pegel "1" an, der dem Wert der Speisegleichspannung der integrierten Schaltung entspricht.
Die Eingangssignale des NAND-Gliedes 11 sind der Puls α und das Ausgangssignal ß? des NAND-Gliedes 10, das mit dem Puls ß., vom Impulsgenerator B gespeist wird. NAND-Glied 11 gibt den Puls ß„ auf die Takteingänge 0Ρχ, CP2, CP„, CP^ und CP_ der fünf Flipflopglieder 1, 2, 3» k und 5· Die Ausgangsklemmen G, und Q1 des Flipflops 1 sind alt den Eingangskieramen J2 und K des Flipflops 2 verbunden, ebenso die Ausgangsklemmen K„ und K des Flipflops 2 mit den Eingangsklemmen J~ und K des Flipflops 3 usw. Die Ausgangsklemmen Q^ und Q6. sind wieder mit den Eingangsklemmen K1 und J1 des Flipflops 1 verbunden« Ferner liegt der Puls α an den Rückstellklemmen CL1 bis CL_ der Flipflops 1 bis 5.
An den Taktklemmen CPg, CP^und CPg der Flipflops 6, 7 und 8 wird der Puls α zugeführt. Die Ausgangsklemmen Qg und Q, des Flipflops 6 sind mit den Eingangakiemmen J_ und K_ des Flipflops 7 verbunden usw.| die Ausgangeklemmen Qg
und QQ des Flipflops 8 sind mit den Eingangs klemm en K.-ο ο
und Jg des Flipflops 6 verbunden, um so den zweiten Ringzähler au bilden. Ferner sind die Rückstellklemmen
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bis CLq der Flipflops 6 bis 8 über den Widerstand Zh an die Gleichspannungsquelle angeschlossen und können über den Druckknopfschalter 25 geerdet werden.
Die Ausgangsklemme Qg des Flipflops 6 ist mit der Rückstellklemme CP9 des Flipflops 9 verbunden, Die Ausgänge QQ und Q„ dieses Flipflopgliedes dienen zur Abnahme der Steuersignale X1 und X' für die Schaltelemente des Wechselrichters und sind mit den Eingangsklemmen J~ bzw. Kq des Flipflops 9 verbunden.
Das NAND-Glied 12 ist mit den Ausgängen Q1 und Q^ der Flipflops 1 und k verbunden und gibt einen Puls cauf das NAND-Glied 18. Das NAND-Glied I3 ist mit den Ausgängen Q2 und Q„ der Flipflops 2 und 3 verbunden und liefert einen Puls c„ auf die NAND-Glieder I5 und l6. Das NAND-Glied 14 ist mit den Ausgängen tL und cL der Flipflops 1 und k verbunden und gibt einen Puls c_ ab, der auf einen Eingang des NAND-Gliedes 10 gelangt. Der andere Eingang des NAND-Gliedes I5 ist mit dem Ausgang Qg des Flipflops 8 verbunden} dieses NAND-Glied gibt einen Puls dg ab, der auf das NAND-Glied 18 gegeben wird. Der andere Eingang des NAND-Gliedes l6 ist mit dem Ausgang Q_ des Flipflops 7 verbunden, sein Ausgang d^ geht ebenfalls zu einem Eingang des NAND-Gliedes 18, Das NAND-Glied 17 hat drei Eingänge, von denen einer wie erwähnt mit dem Puls c„ beaufschlagt wird. Die
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beiden anderen Eingänge sind mit den Ausgängen Q_ und QQ der Flipflops 7 und 8 verbunden. Das Ausgangssignal d des Flipflops 17 wird ebenfalls einem Eingang des NAND-Gliedes 18 zugeführt. Das NAND-Glied 18 wird also mit den "Signalen c.. , d_, d, und d„ beaufschlagt und erzeugt daraus ein Signal f, das dem NAND-Glied 19 unmittelbar und dem NAND-Glied 22 über ein Negationsglied 22 zugeführt wird. Am zweiten Eingang des NAND-Gliedes 19 liegt das Signal x'vom Ausgang Q„ des Flipflops 9. Das NAND-Glied 19 gibt ein Signal h ab, das dem NAND-Glied 21 zugeführt wird. Am zweiten Eingang des NAND-Gliedes 20 liegt das Signal X1 vom Ausgang Q des Flipflops 9. Das NAND-Glied 20 erzeugt ein Signal g, das ebenfalls dem NAND-Glied 21 zugeführt wird. Am Ausgang des NAND-Gliedes 21 kann das Steuersignal Y1 abgenommen werden, das nach Umkehr im Negationsglied 23 das weitere Steuersignal T1 für die Schaltelemente des Wechselrichters ergibt.
Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. wird an Hand der Fig. 12 und 13 erläutert. Um den Wechselrichter in Betrieb zu setzen, wird der Druckknopf betätigt, so daß die Flipflops 6, 7 und 8 zurückgestellt werden. Da der Ausgang des NAND-Gliedes Ik mit einem Eingang des NAND-Gliedes 10 verbunden ist, ergibt sich, solange das Signal c_ den Wert M0w annimmt, am Ausgang des NAND-Gliedes 10 ein Signal ßg vom Wert "1H, unab-
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hängig vom Zustand des Ausgangs U1 des Impulsgenerators B. Solange also der Ausgangspegel des Xmpulsgenerators A den Wert "I11 hat, bleibt das Ausgangs signal ß„ des NAND-Gliedes 11 auf dem Wert "Ο" und die Zustände der Flipflops 1 bis 5» die den ersten Ringzähler bilden, ändern sich nicht. Wenn der erste Impuls α auftritt, d. h« der Ausgang des Impulsgenerators A den Pegel MOH annimmt, erhalten die Rückstellklemmen CL. bis CL_ der Flipflops 1 bis 5 einen negativen Impuls und werden zurückgestellt. Die Ausgänge Q1 bis Q_ dieser Flipflops nehmen den Wert nOn und die Ausgänge Q1 bis Q_ den Wert nln an. Ferner nimmt der Ausgang ß„ des NAND-Gliedes 11 den Wert wln an und das entsprechende Signal gelangt auf die Takteingangsklemmen CP1 bis CP_ der Flipflops 1 bis 5. Wenn der Ausgang α wieder den Wert "1" annimmt, wird der Ausgang ß„ des NAND-Gliedes 11 wieder zu "0", aber bei diesem Übergang wird nur dasjenige der Flipflops 1 bis 5 in die Arbeitslage gekippt, in dem die Eingänge J und K die Pegel nlw und w0M aufweisen; d. h. nur Flipflop 1 wird gekippt und seine Ausgänge Q1 und Q1 nehmen demzufolge die Werte "1" bzw. n0w an. Da also der Ausgang Q1 nunmehr den Wert M0n hat, nimmt der Ausgang c„ des NAND-Gliedes Ik den Wert nlw an. Dieser Übergang bewirkt, daß der Ausgang ß_ des NAND-Gliedes 10 den Wert n0M annimmt, d. h. das Ausgangssignal ß des NAND-Gliedes 11 erhält den Wert "1".
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Während das Signal ß, auf dem Wert nOw ist, hat Signal β den Wert Mlw und Signal ß„ den Wert 11O". Wenn das Signal ß„ auf MOM übergeht, kippt das Flipflop 2, in dem nun die Eingänge J und K die Werte 11I" und "0" aufweisen, und seine Ausgänge Q und Q3 erhalten demgemäß dLe Werte 11I11 und 11O". In gleicher Weise werden die Flipflops 1 bis 5 nacheinander gekippt, bis die Anzahl der Impulse des Signals ß„ gleich 9 ist. Wenn die Ausgänge Qj, und CL des Flipflops k beim Auftreten des neunten Impulses des Signals ß„ wieder die Werte 11O" und nlH annehmen, erhält das Ausgangssignal c„ des NAND-Gliedes 14 den Wert n0w, weshalb der Ausgang ß des NAND-Gliedes 10 den Wert 11I" und der Ausgang ß des NAND-Gliedes 11 den Wert "0" annimmt. In diesem Zustand sprechen die Flipflops 1 bis 5 nicht mehr an, auch wenn der Impulsgenerator B einen neuen Ausgangsimpuls ß. erzeugt. Erst wenn der Ausgangsimpuls α des Impulsgenerators A eintrifft, kehrt die Anordnung in den Anfangszustand zurück und die Flipflops 1 bis 5 nehmen den geschilderten Betrieb wieder auf.
Die Ausgänge Q, und Q^ liefern über das NAND-Glied 12 das Signal C1, die Ausgänge Q_ und Q„ liefern über das NAND-Glied 13 das Signal C3 und die Ausgänge Q1 und Q4 liefern über das NAND-Glied lh das Signal c .
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Die einzelnen Impulse der Signale c , c und c„ haben eine gemeinsame Mitte, die mit dem fünften Impuls des Signals ß„ zusammenfällt. Ferner haben die Impulse c.. , c und c die Breiten von 2, 6 bzw. 8 Impulsintervallen von ß„ (c- hat die Periode von α). Somit ist das Verhältnis der Impulsbreiten von c,ic :c_t C1 ι c : c„ = (2 Impulsintervalle) t (6 Impulsintervallen)
t (8 Impulsintervallen)
= 0,25 t 0,75 » IfO (7).
Diese Proportion erfüllt angenähert die Bedingung (4).
Die Periode der Pulse c. , c„ und c_ ist gleich der Periode des Pulses α. Ferner ist die Impulsbreite ein ganzes Vielfaches der Periode des Pulses ß, .
Die Ausgangssignale (L-, Q7 und Q8 der Flipflops 6, 7 und 8 des zweiten Ringzählers sind aus dem Puls α abgeleitet (Fig. 13). Das unabhängige Flipflop 9 erzeugt ferner die Ausgangssignale Q„ (X1) und QQ (X1), wenn es das Ausgangssignal Qg von Flipflop 6 empfängt. Jede Periode der Signale Qg, Q_ und Q„ ist sechsmal so lang wie die Periode des Pulses α; die Periode der Signale und Qq ist zwölfmal so lang wie diese Periode.
Die Signale d-, d„ und d^ werden aus den Pulsen C1, c und c und den Signalen Qg, Q_ und Qo gebildet. Das Signal dx ergibt sich im NAND-Glied l6 aus den Signalen
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c und Q7. Die Signale c„ und Qg werden im NAND-Glied zur Ableitung des Signals d„ verwendet. Die Signale c„, Q- und Qg dienen im NAND-Glied 17 zur Bildung des Signals d_. Aus den Signalen C1, d-, d„ und d„ wird im NAND-Glied 18 das Signal f zusammengesetzt.
Aus den Signalen f und ÖL wird im NAND-Glied 19 das Signal h abgeleitet. Ferner ergibt das Signal f nach Umkehr im Negationsglied 22 zusammen mit dem Signal Qq im NAND-Glied 20 das Signal g. Schließlich erhält man durch Zusammensetzung der Signale g und h im NAND-Glied 21 das Signal Y1 und nach Umkehr desselben im Negationsglied 23 das Signal Ϋ«.
Die Impulse der Wechselspannung e (Fig. 3), die durch die Steuerung des Wechselrichters mit den Signalen X1, X1, Y1 und Ϋ1 erhalten werden, entsprechen den Signalen
l 2 · cv *^-e Inipuls br ei ten und Perioden dieser Veeheelspannungsimpulse sind also den Impulsbreiten und Perioden der Signale c,, C2 und c„ gleich. So entspricht die Breite 0.. des ersten Impulses der Spannung e der Impulsbreite des Signals c.. Die Breiten 0 und O-des zweiten und dritten Impulses entsprechen ebenso den Breiten der Signale cg und c_. Die Pulsperiode ist in allen Fällen gleich π/6 (die Periode der Signale Y und Y1 ist π, d. h. die halbe Grundperiode des Wechselrichters,
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und diese Grundperiode ist sechsmal so lang wie diejenige der Ausgangsimpulse α des Xmpulsgeneratore A) .
Da die Impulse, aus denen die Spannung e zusammengesetzt ist, eine konstante Periode haben und das Verhältnis ihrer Breiten angenähert die Bedingung (4) erfüllt, können die Oberwellen niedriger Ordnungszahlen (dritte, fünfte und siebente Oberschwingung) gut unterdrückt werden.
Um die Frequenz der Spannung e zu verändern, wird die Periode" des Pulses α entsprechend verändert. Um die Wechselspannung der Amplitude zu ändern, wird die Frequenz des Pulses ß, verändert. Bei konstanter Amplitude und Frequenz kann der Puls ο auch durch Frequenzteilung des Pulses ß, erhalten werden.
Das obige Beispiel bezog sich auf die Zusammensetzung der Ausgangsspannung e des Vechselrichters aus sechs Teilimpulsen· Aber auch wenn die Anzahl der Impulse auf mehr als acht gesteigert wird, läßt sich die Bedingung der Formel (8) durch entsprechende Steigerung der Anzahl der Flipflops im Ringzähler angenähert erfüllen. Veiter lassen sich die Pulse C1, c? und c„ auch ohne Verwendung eines Ringzahlers durch passende Kombination von logischen Schaltkreisen erzeugen, z. B. mittels eines Schieberegisters in einer integrierten Schaltung.
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Fig, JA zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der Impulsgeneratoren A und B. Die Schaltung enthält die Unijunction-Transistoren Tr1 und Tr1', die Flächentransistoren Tr bis Tr_, Tr ' und Tr„', die Widerstände R1 bis R0 und R1 1 bis R-1, sowie die Kondensatoren C1
J- ' ο -L 5
und C1·.
Ein hochfrequenter Kippschwingungserzeuger ist aus den Transistoren Tr1 und Tr2, den Widerständen R1 und R^ und dem Kondensator C1 aufgebaut. Ferner bilden die Transistoren Tr1 1 und Tr ·, die Widerstände R1 1 und R^1 und der Kondensator C1 ! einen niederfrequenten Kippschwingungsoszillator. Der Transistor Tr„ bildet mit den Widerständen R„ und R_ ebenso wie der Transistor Tr · mit den Widerständen R ' und R ' je ein verstärkendes Negationsglied. Die Transistoren Tr. und Tr_ und die Widerstände Rg und Rg bilden ein Rückstellglied. Die Gleichspannungsquelle ist mit E · bezeichnet.
Der Xmpulsgenerator B arbeitet folgendermaßen. Der Transistor Tr2 bewirkt, daß ein durch seine Basisspannung S bestimmter Strom durch den Widerstand R. fließt, um den Kondensator C aufzuladen. Wenn die Spannung am Kondensator C1 einen bestimmten Wert erreicht hat, der durch die Spannungsteilung am Unijunction-Transistor und den Widerständen R1 und R2 bestimmt ist, entlädt
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sich der Kondensator C. über den Transistor Tr. und den Widerstand R_. Dadurch entsteht an den Klemmen des Widerstandes R ein Spannungsimpuls. Wenn die Entladung des Kondensators genügend fortgeschritten ist, unterschreitet der Entladestrom eine Schwelle r bei welcher der Transistor Tr1 wieder gesperrt wird, so daß der Kondensator C1 sich wieder auflädt. Durch diese zyklische Aufladung und Entladung des Kondensators C.. werden periodische Impulse im Widerstand R2 erzeugt. Die Pulsperiode läßt sich durch Veränderung der Basisspannung S, d. h. durch Änderung der Ladestromstärke des Kondensators C verändern.
Die Impulsspannung am Widerstand Ά wird über den Widerstand R„ auf den Transistor Tr. gegeben. Dieser ist normalerweise gesperrt und öffnet sich nur, während eine Impulsspannung am Widerstand R9 auftritt. So lange der Transistor Tr„ gesperrt ist, hat die Ausgangsklemme ß. das Potential der Spannungsquelle E ·. Dieses Potential bricht nur1 so lange zusammen, wie der Transistor Tr leitend ist.
Der Impulsgenerator A arbeitet in gleicher Weise« Das Signal S1 ist aber vom Basissignal S verschieden, der Ladestrom des Kondensators C1 1 hat eine geringe Stärke und deshalb ist die Pulsperiode dieses Impulsgenerators größer als diejenige des Impulsgenerators B.
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Wenn ein Impuls α auftritt, wird der Transistor Tr_ geöffnet und erzeugt einen Impuls im Widerstand R„. Durch die Impulsspannung an den Klemmen des Widerstandes R_ empfängt der Transistor Tr^ einen Basisstrom über den Widerst-and Rg und wird somit leitend, wodurch der Kondensator C. entladen wird. Jedesmal wenn also ein Impuls α auftritt, entlädt sich der Kondensator C1 einmal. Dadurch wird der Impulsgenerator B periodisch zurückgestellt.
Mittels der Basisspannungen S und S1 lassen sich Amplitude und Frequenz der vom Wechselrichter erzeugten Spannung in der oben erläuterten Weise unabhängig voneinander verändern.
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Claims (11)

PATENTANWALT 8Mfiad»n60,ApoUoweg9,Tel.81l4570 _ ..,, _.Ä München, den 7. März 1975 29/008 NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION Tokio/Japan Patentansprüche
1.JSteuerschaltung für einen Wechselrichter in Brückenschaltung mit impulsgesteuerten Schaltelementen in den Brückenzweigen, dadurch gekennzeichnet. daß die Steuerschaltung Jede Halbwelle einer Grundschwingung in eine gerade Anzahl von Abschnitten mit gleichen Phasenabständen (^P1» 9*2 ···) von einer Bezugsphaee unterteilt und in der Mitte jedes Phasenabschnitts eine Impulsspannung derart erzeugt, daß die Breite(O.,t O^...) der Impulsspannungen von den Enden zur Mitte der Halbwelle zunimmt, und daß als Ausgangsspannung (e) des Wechselrichters ein aus solchen Impulsen bestehender Impulszug abgegeben wird.
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Gruppe von Impulssignalen (a), deren Impulsbreite einer Halbperiod· des.Wechselstromes entspricht, eine zweite Gruppe von ImpulsSignalen (b), deren Dr.Hk/Du.
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Impulsbreite gleich einem der Abschnitte·der Halbperiode ist, eine dritte Gruppe von Impulssignalen (c), deren Impulsbreite jeweils einer geraden Anzahl dieser Abschnitte entspricht, eine vierte Gruppe von Impulssignalen (d), die ein vorbestimmtes Pulebreitenverhältnis in Bezug auf die Anzahl der Abschnitte der entsprechenden Signale der dritten Gruppe aufweist, ImpulszUge (f, g) als logische Kombinationen der ersten bis vierten Impulssignale und aus diesen Impulszügen abgeleitete Steuerspannungen (X1, X1, Y1, Ϋ1) für die Schaltelemente (Xt X, Y, Ϋ) der Wechselrichterbrücke erzeugt.
3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten Impulsgenerator (A), der einen der Grundfrequenz der Wechselspannung entsprechenden Puls (α)- erzeugt, einen zweiten Impulsgenerator (β) , der einen Pul· (ß) mit höherer Frequenz erzeugt, .Schaltmittel (c) zur Ableitung verschieden stark verzögerter Signale (a) au· dem ersten Pule (ll), Schaltmittel (b) zur Ableitung von Signalen verschiedener Impulsbreiten au· Kombinationen verschiedener Signale des zweiten Pul··· (ß) und Schaltmittel (F-N) zur Ableitung der Steuersignale (X1 , X', Y* , Ϋ1) aus Kombinationen der verschiedenen ImpulszUge.
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4. Steuerschaltung nach Anspruch 31 gekennzeichnet durch einen Zähler (c), der die Frequenz des ersten Pulses (α) teilt, einen zweiten Zähler (d), der von dem ersten Puls (α) zurückgestellt wird und danach die Frequenz des zweiten Pulses (ß) teilt, einen Impulsformer (H, , H , H^) zur Erzeugung von Impulsen (d,, d_t d„) aus Signalen (b) des zweiten Zählers (d) und logische Schaltglieder (i) zur Erzeugung eines Impulszuges aus den vorgenannten Impulsen, der in jeder Halbperiode eine gerade Anzahl von Impulsen mit gleichen Mittenabständen aufweist und deren Impulsbreiten symmetrisch zur Mitte der Halbperiode von den Enden derselben zunehmen.
5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch logische Schaltglieder (H-, H2, H_) zur Ableitung der Impulssignale (d,, d_, d„) aus den Ausgangssignalen beider Zähler (C, D).
6. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszug (f) in jeder Halbperiode der Grundschwingung aus Zn Impulsen besteht, deren Mittenabstände π/2η betragen, und daß die Impulsbreiten (O1, O2, ©„...,.0 ) von beiden Enden der Halbperiode zur Mitte derselben derart zunehmen, daß die Beziehung
°1 ' 0Z ' ' ei °n =
infc. sing. i»
angenähert erfüllt ist.
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7. Steuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Impulse in dem Impulszug jeder Halbperiode 6 beträgt und daß die Beziehung ö^iO iö = 0,25 * Oi75 * 1 zwischen den Impulsbreiten 0 (=0^), O2 (=Q) und 0 (=0^) erfüllt ist.
8. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Impulsgenerator (α), einen Ringzähler (c) zur Frequenzteilung des Ausgangseignais (α) des ersten Impulsgenerators, ein erst·· Flipflop (J), das ein Ausgangssignal (a ) des Ringzählers als Eingangssignal empfängt und die Ausgangseignale (x1 und 3c1) erzeugt, einen zweiten Impulsgenerator (b), einen Zähler (d), der das Ausgangssignal (ß) des zweiten Impulsgenerators als Eingang empfängt und von dem Signal (α) zurückgestellt wird, eine Mehrzahl von Flipflops (f), die Ausgangssignale (b) des zweiten Zählers verarbeiten, eine Mehrzahl von ODER-Gliedern (g) zur Verknüpfung von Ausgangssignalen (a) des Ringzählers, eine Mehrzahl von UND-Gliedern (h) zur paarweisen Verknüpfung der Ausgangssignale (c) der Flipflops (f) und der Ausgangesignale der ODER-Glieder (G), ein ODER-Glied (i) zur Verknüpfung aller Ausgangssignale (d) der UND-Glieder (h), ein erstes UND-Glied (L ) zur Verknüpfung des Ausgangssignals (f) des ODER-Gliedes und des ersten Flipflops (j), ein
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zweites UND-Glied (Lp) zur Verknüpfung des komplementären Ausgangssignals (f) des ODER-Gliedes (i) und des komplementären Ausgangssignals(X1)des ersten Flipflops (J)r ein weiteres ODER-Glied (m) zur Verknüpfung der Ausgangssignale der beiden UND-Glieder (L-, L) und zur Abgabe eines Steuersignals (Y') sowie ein Negationsglied (n) zur Erzeugung eines zu dem Steuersignal (Y1) komplementären Steuersignals(Ϋ1).
9. Steuerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impulsgenerator (Α) zwecks Veränderung der Frequenz der erzeugten Wechselspannung eine veränderbare Frequenz aufweist.
10. Steuerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impulsgenerator (β) zwecks Veränderung der Impulsbreite der Steuerimpulse und damit der Amplitude der Vechselrichterausgangsspannung ein· veränderliche Frequenz aufweist.
11. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Impulsgenerator (α), einen zweiten Impulsgenerator (β), der durch das Ausgangssignal (α) des ersten Impulsgenerators zurückgestellt wird, ein erstes NAND-Glied (lO), an dessen einem Eingang das Ausgangssignal (ß,) des zweiten Impulsgenerators zugeführt wird, ein zweites NAND-Glied (ll), dem
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das Ausgangssignal (ß2) des ersten NAND-Gliedes und das Ausgangssignal (α) des ersten Impulsgenerators zugeführt werden, einen ersten Ringzähler, bestehend aus einer Mehrzahl von Flipflops (l bis 5), der das Ausgangssignal (ß^) des zweiten NAND-Gliedes als Takteingang und das Ausgangssignal (α) des ersten Impulsgenerators als Rücksteileingang empfängt, einen zweiten Ringzähler, bestehend aus einer Mehrzahl von Flipflops (6 bis 8), dem das Ausgangssignal (α) des ersten Impulsgenerators als Takteingang zugeführt wird, ein einzelnes Flipflop (9)t dem ein Ausgangssignal (Qg) des zweiten Ringzählers als Taktsignal zugeführt wird und das an seinem Ausgang Steuersignale (x1, X') erzeugt, ein drittes NAND-Glied (l*0 zur Verknüpfung von AusgangsSignalen (Q1, Qk) des ersten Ringzählers, ein viertes NAND-Glied (13) zur Verknüpfung von AusgangsSignalen (Q2i Qq) des ersten Ringzählers, ein fünftes NAND-Glied (15) zur Verknüpfung eines Ausgangssignals (c„) des vierten NAND-Gliedes (13) und eines Ausgangssignals (Qg) des zweiten Ringzählers, ein sechstes NAND-Glied (l6) zur Verknüpfung des Ausgangssignals (c„) des vierten NAND-Gliedes (13) und eines Ausgangs signals (Q17) des zweiten Ringzählers, ein siebentes NAND-Glied (12) zur Verknüpfung von Ausgangssignalen (Q, , Qk) des ersten Ringzählere, ein achtes NAND-Glied (l7) zur Verknüpfung des Ausgangssignals (c, ) des siebenten NAND-Gliedes und der
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AusgangsSignale (q_, Qg) des zweiten Ringzählers, ein neuntes NAND-Glied (l8) zur Verknüpfung der Ausgangssignale des dritten, fünften, schsten und siebenten NAND-Glieds, ein zehntes NAND-Glied (l9) zur Verknüpfung des Ausgangssignals (f) des neunten NAND-Gliedes und eines Ausgangssignals (3) des einzelnen Flipflops (9)» ein elftes NAND-Glied (20) zur Verknüpfung eines in einem Negationsglied (22) umgekehrten Ausgangssignals (f) des neunten NAND-Gliedes und des zweiten Ausgangssignals (Χ1) des einzelnen Flipflops (9), ein zwölftes NAND-Glied (21) zur Verknüpfung der Ausgangssignale (h, g) des zehnten und elften NAND-Gliedes und zur Erzeugung eines Steuersignals (Y1), sowie ein Negationsglied (23) zur Umkehr desselben und Erzeugung eines weiteren Steuersignals (T1
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«ίο
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