DE3434364A1

DE3434364A1 - Statischer wechselrichter

Info

Publication number: DE3434364A1
Application number: DE19843434364
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Ing.(grad.) 2300 Klausdorf Fellinghauer
Original assignee: FELLINGHAUER HANS JUERGEN ING
Current assignee: FELLINGHAUER HANS JUERGEN ING
Priority date: 1984-09-19
Filing date: 1984-09-19
Publication date: 1986-03-20

Description

Statischer Wechselrichter
Die Erfindung betrifft einen statischen Wechselrichter, bei welchem eine Versorgungsspannung in Form einer Gleichspannung einer Endstufe zugeführt wird, wobei die Endstufe mit einer sinusförmigen Steuerspannung beaufschlagt wird, wodurch eine sinusförmige Ausgangsspannung erzeugt wird.
Nachteilig bei diesem bekannten Wechselrichter ist es, daß zwischen der Versorgnngsgleichspannung und der sinusförmigen Ausgangs spannung in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Form dieser beiden Spannungen wechselweise kleine und große Spannungsdifferenzen auftreten, die zu erheblichen Verlusten in Form von Wärme führen. Der bekannte Wechselrichter hat damit einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Wechseirichter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er mit möglichst geringen Verlusten und damit mit einem möglichst guten Wirkungsgrad arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Form der Versorgungsspannung an die Form der Ausgangsspannung unter Beibehaltung einer Restdifferenz zwischen den beiden Spannungsformen angeglichen wird.
Mit einem solchen Wechselrichter wird erreicht, daß die Spannungsunterschiede, die durch die unterschiedliche Form der Versorgungsspannung und der Ausgangsspannung hervorgerufen werden, bis auf einen für die notwendigen Restspannungen in der Endstufe verbleibenden Rest abgebaut werden, so daß die Verluste drastisch verringert sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn, wie erfindungsgemäß weiter vorgesehen, der Endstufe zum Zwecke der Angleichung der Formen der Versorgungsspannung und der Ausgangsspannung ein Schaltnetzteil vorgeschaltet ist, in welchem wenigstens ein auf eine Drossel und einen Speicherkondensator arbeitender Schalttransistor vorgesehen ist, dem Steuerimpulse zugeführt werden, deren aufeinanderfolgende Tastverhältnisse den aufeinanderfolgenden und gemeinsam eine Sinusform bildenden abgegebenen Spannungen entsprechen.
Hierdurch wird es in besonders einfacher Weise möglich, die Versorgungsspannung der Ausgangsspannung anzugleichen, da ein derartiges Schaltnetzteil sehr hohe Taktfrequenzen gestattet, so daß eine sehr genaue Angleichung möglich ist.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn die Steuerung des Schalttransistors durch einen Pulsmodulator erfolgt, der von einer Sinus spannung beaufschlagt wird. Die Sinus spannung kann von einem Sinusoszillator erzeugt werden, der gleichzeitig die Endstufe ansteuert, wobei diese Ansteuerung über einen Spannungsteiler od. dgl. erfolgen kann, um die obengenannte Differenz zwischen der Form der Versorgungsspannung und der Ausgangsspannung zu erzeugen.
Da bei den einzelnen Bauteilen nicht immer gewährleistet ist, daß lineare Umsetzungen stattfinden, ist es zweckmäßig, wenn der Sinusoszillator eine Rückmeldung bezüglich der tatsächlich erzeugten Versorgungsspannung für die Endstufe erhält, so daß ein Regelkreis gebildet wird, in welchem evtl. auftretende Abweichungen ausgeglichen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Angleichung der Form der Versorgungsspannung an die Form der Ausgangsspannung.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Wechselrichters.
Fig. 3 ist ein Schaltbild des verwendeten Schaltnetzteiles.
In Fig. 1 ist der sinusförmige Verlauf einer mittels des Wechselrichters zu erzeugenden Ausgangsspannung U wiedergegeben, die a aus einer Veraargungsspannung UB erzeugt werden soll. Hierbei ergeben sich, wie aus Fig. 1 hervorgeht, zwischen der Versorgungsgleichspannung UB und der sinusförmigen Ausgangsspannung Ua in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Form dieser beiden Spannungen wechselweise kleine und große Spannungsdifferenzen Ul, die zu erheblichen Verlusten führen. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Form der Versorgungsspannung Ug an die Form der Ausgangsspannung U angeglichen wird. Diese Ana gleichung der Versorgungsspannung ist in Fig. 1 wiedergegeben und mit UBl bezeichnet. Aus Fig. 1 geht weiter hervor, daß die Versorgungsspannung an die Form der Ausgangsspannung bis auf eine Restdifferenz U2 zwischen den beiden Spannungsformen angeglichen ist. Die Differenzspannung U2 ist für den Betrieb der Endstufe des Wechselrichters notwendig.
Fig. 2 zeigt im Blockschaltbild den erfindungsgemäßen Wechselrichter. Danach ist eine Endstufe 1 vorgesehen, die von der angeglichenen Versorgungsspannung UBi beaufschlagt wird und die Ausgangsspannung U liefert.
a Der Endstufe ist zum Zwecke der Angleichung der Formen der Versorgungsspannung und der Ausgangsspannung ein Schaltnetzteil 2 vorgeschaltet, dem eine Eingangsgleichspannung U zugeführt wird, 5 die nicht sinusförmig ist. Das Schaltnetzteil 2 wird von einer Steuerspannung Ust gesteuert, die von einem Pulsmodulator 3 erzeugt wird, der seinerseits durch eine von einem Sinusoszillator 4 erzeugte Sinusspannung beaufschlagt ist. Der Sinusoszillator 4 steuert über einen Spannungsteiler 5 die Endstufe i an, wobei der Spannungsteiler vorgesehen ist, um die Differenzspannung U2 (vgl. Fig. i) zwischen der Form der Versorgungsspannung und der Ausgangsspannung zu erzeugen.
Über die Verbindung 6 erhält der Sinusoszillator 4 eine Bückmeldung bezüglich der tatsächlich erzeugten Versorgungsspannung UBi für die Endstufe, so daß ein Regelkreis gebildet ist, in welchem auftretende Abweichungen ausgeglichen werden.
Fig. 3 ist ein Schaltbild des Schaltnetzteiles 2, wobei dieses im wesentlichen aus einem Schalttransistor 7 besteht, der auf eine Drossel 8 und einen Speicherkondensator 9 arbeitet. Das Schaltnetzteil nach Fig. 3 wird gemäß Fig. 2 von der Eingangsspannung Ue beanfschlagt. Dem Schalttransistor 7 werden mittels der Steuerspannung Ust die vom Pulsmodulator 3 kommenden Steuerimpulse zugeführt, deren aufeinanderfolgende Tastverhältnisse den aufeinanderfolgenden und gemeinsam eine Sinusform bildenden abgegebenen Spannungen entsprechen. Bei eingeschaltetem Transistor 7 wird der Drossel 8 ein Impuls zugeführt, dessen Energie in der Drossel gespeichert wird und nach Abschalten des Transistors 7 in den Kondensator 9 umgeladen wird. Die vom Pulsmodulator 3 vorgegebenen Einschaltzeiten des Transistors bestimmen damit den'Umformungsgrad. Da der Pulsmodulator 3 von dem Sinusoszillator 4 beaufschlagt wird, erzeugt er aufeinanderfolgend Impulse veränderlicher Dauer, die dem Verlauf der Sinusspannung entsprechen.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist mithin folgende: Die gegebenenfalls geglättete und dem Schaltnetzteil 2 zugeführte Eingangsgleichspannung U wird dem Schalttransistor 7 e zugeführt, der in Abhängigkeit von den mittels der Steuerspannung U5t durch den Pulsmodulator 3 zugeführten Steuerimpulsen mit sehr hohen Taktfrequenzen öffnet und schließt.
Da die Steuerimpulse entsprechend der mittels des Sinusoszillators 4 erzeugten Sinus spannung eine unterschiedliche Dauer haben, wird die Eingangsgleichspannung Ue in eine der Sinusform der Ausgangsspannung angepaßte Sinusspannung U31 umgewandelt, die als Versorgungsspannung der Endstufe 1 dient. Diese Sinus spannungen entsprechen einander, weil der Sinusoszillator 4 gleichzeitig die Endstufe 1 ansteuert.
Uber die Verbindung 6 ist eine Bückmeldung bezüglich der tatsächlich erzeugten Versorgungsspannung UBi vorgesehen.
Zwischen dem Sinusöszillator 4 und der Endstufe 1 ist ein Spannungsteiler vorgesehen, um eine Spannungsdifferenz U2 zwischen der Form der Versorgungsspannung UBt und der Ausgangsspannung U zu erzeugen.
a

Claims

Ansprüche IWechselrichter, bei welchem eine Versorgungsspannung in Form einer Gleicbspannung einer Endstufe zugeführt wird, wobei die Endstufe mit einer sinusförmigen Steuer spannung beaufschlagt wird, wodurch eine sinusiörmige Ausgangsspannung erzeugt. wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Versorgungsspannung (usw) an die Form der Ausgangsspannung (Ua) unter Beibehaltung einer Restdifferenz (U2) zwischen den beiden Spannungsformen angeglichen wird.
2. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endstufe (i) zum Zweck der Angleichung der Formen der Versorgungsspannung (U131) und der Ausgangsspannung (Ua) ein Schaltnetzteil (2) vorgeschaltet ist.
3. Wechselrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaltnetzteil (2) ein auf eine Drossel (8) und einen Speicherkondensator (9) arbeitender Schalttransistor (7)vorgesehen ist, dem Steuerimpulse zugeführt werden, deren aufeinanderfolgende Tastverhältnisse den aufeinanderfolgenden und gemeinsam eine Sinusform bildenden abgegebenen Spannungen entsprechen.
4. Wechselrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Schalttransistors (7) durch einen Pulsmodulator (3) erfolgt, der von einer Sinusspannung beaufschlagt wird.
5. Wechselrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinusspannung von einem Sinusoszillator (4) erzeugt wird, der gleichzeitig die Endstufe (i) ansteuert.
6. Wechselrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Endstufe (i) durch den Sinusoszillator (4) über einen Spannungsteiler (5) od. dgl.

erfolgt, der die Restdifferenz zwischen der Form der Versorgungsspannung (um1) und der Ausgangsspannung (Ua) erzeugt.
7. Wechselrichter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinusoszillator (4) über eine Verbindung (6) eine Rückmeldung bezüglich der tatsächlich erzeugten Versorgungsspannung (UB) für die Endstufe (i) erhält.