DE1013003B

DE1013003B - Anordnung zur funkenfreien Kommutierung von Wechselrichtern

Info

Publication number: DE1013003B
Application number: DEL22329A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Brehm
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-06-30
Filing date: 1955-06-30
Publication date: 1957-08-01

Description

DEUTSCHES

Bei Wechselrichtern, die nach dem Zerhackerprinzip arbeiten, wird abwechselnd die eine und die andere Hälfte der mit einer Mittelanzapfung versehenen Primärwicklung des Wechselrichtertransformators durch das schaltende Element (schwingende Zunge, rotierender Quecksilberstrahl) an die Batteriespannung gelegt. Die beiden Wicklungshälften führen abwechselnd den erforderlichen Magnetisierungsstrom und sind für die Ausbildung jeweils einer Halbwelle der zu erzeugenden Wechselspannung verantwortlich. Der Übergang von einer Halbwelle zur nächsten — genannt Wechselrichterkommutierung — vollzieht sich in der Weise, daß das schaltende Element die eine Wicklungshälfte von der Batterie abschaltet, dann folgt eine für die Batterie stromlose Lücke, während welcher sich das schaltende Element von einem Kontakt zum nächsten bewegt, und schließlich wird die andere Wicklungshälfte an die Batterie angeschlossen. Es ist nun nicht möglich, den Magnetisierungsstrom am Ende einer Halbperiode einfach abzuschalten. Das würde wegen des erzeugten Lichtbogens zur Zerstörung des Schaltorgans führen. Es ist bekannt, parallel zur Transformatorwicklung einen Kommutierungskondensator vorzusehen, der die Aufgabe hat, während der Kommutierungslücke den Magnetisierungsstrom des Transformators weiterfließen zu lassen. Dieser Kondensator bildet mit der Transformatorinduktivität einen Schwingungskreis, der während der Kommutierungslücke in Funktion tritt. Die am schaltenden Organ (schwingende Zunge, rotierender Quecksilberstrahl) nach der Kontakttrennung auftretende Spannung (Schalterspannung) wird nunmehr durch den Verlauf der am Kommutierungskondensator auftretenden Spannung bestimmt. Für das Auftreten von Lichtbogen bei der Kontakttrennung ist maßgebend, ob die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung größer oder kleiner ist als die Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke nach der Kontakttrennung. Bei gegebener Wechselrichterkonstruktion besteht zur Verbesserung der Kommutierung nur die Möglichkeit, den Kommutierungskondensator immer mehr zu vergrößern. Diesem Verfahren sind aber praktische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt.

Die Erfindung geht einen anderen Weg. Zum Zwecke funkenfreien Schaltens muß verhindert werden, daß sich der Kommutierungskondensator zu schnell entlädt. Diesem Zwecke diente in bisher bekannter Weise die Vergrößerung der Kapazität. Erfindungsgemäß wird dem kleiner als an sich notwendig ausgelegten Kommutierungskondensator ein zusätzlicher Schwingungskreis von solcher Eigenfrequenz parallel geschaltet, daß dieser während der Kommutierungslücke auf den Kommutierungskondensator im Sinne einer Aufrechterhaltung des augenblicklichen Anordnung zur funkenfreien
Kommutierung von Wechselrichtern

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Karl Brehm, Berlin-Lankwitz,
ist als Erfinder genannt worden

Ladungszustandes rückwirkt. Die Verwendung von Schwingungskreisen als Siebglieder ist an sich bekannt.

Neu jedoch ist die Anordnung mit einem Kommutierungskondensator angegebener Bemessung zur Verbesserung der Kommutierung.

An Hand von Fig. 1 sei der Erfindungsgedanke näher erläutert. Die Batterie 1 speist den Wechselrichtertransformator 3 über den Wechselrichter 2. Dem Transformator 3 ist sekundärseitig ein kleiner Kommutierungskondensator 4 parallel geschaltet. Es ist für die vorliegende Erfindung ohne Belang, ob der Kondensator 4 primär- oder sekundärseitig an den Transformator angeschaltet wird. Die Induktivität 7 bildet mit der Kapazität 6 den an sich bekannten Schwingungskreis. Der Verbraucher ist mit 15 bezeichnet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen beispielsweise weitere An-Ordnungen des Kommutierungsschwingungskreises. Die der Fig. 1 entsprechenden Schaltelemente wurden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wird zu Beginn einer Halbwelle die eine Wicklungshälfte des Transformators 3 über das schaltende Element 2 an die Batterie angeschlossen, so wird zunächst der Kommutierungskondensator 4 über die Transformatorstreuinduktivität 5 aufgeladen. Die Einschaltschwingung des Kondensators 4 ist nach wenigen Perioden hoher Frequenz abgeklungen und hat keinen weiteren Ein-

nuß auf die zu erzeugende Halbwelle. Gleichzeitig wird aber auch der Schwingungskreis 6/7 an Spannung gelegt, und der Kondensator 6 lädt sich über die Drosselspule 7 ebenfalls in Form einer Schwingung auf. Die Frequenz dieser Schwingung liegt jedoch erfmdungsgemäß in der Nähe der Nennfrequenz des Wechselrichters.

In Fig. 4 ist diese Schwingung dargestellt. Der Schwingkreisstrom /5/6 ist bis zum Zeitpunkt J₁ ein Ladestrom des Kondensators 6. Die Kondensator-

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spannung U_ce steigt. Nach dem Zeitpunkt J₁ ist der Schwingkreisstrom ein Entladestrom des Kondensators 6. Bis zum Zeitpunkt^ fließt der Strom/5/6 von dem Kommutierungskondensator 4 weg. Nach dem Zeitpunkt t_t fließt er diesem zu und versucht, dessen Spannung zu erhöhen bzw. der Entladung von Kondensator 4 entgegenzuwirken. Erfolgt die Kontakttrennung am Wechselrichter 2 zu einer Zeit, die nach dem Zeitpunkt t_x liegt, z. B. zum Zeitpunkt i_a, so wird erfindungsgemäß die Kommutierung des Wechselrichters durch den Rückstrom /5/6 unterstützt. Die Schalterspannung u_s ist gleich der Differenz von Batteriespannung E und eingeprägter EMK B₁, wobei E₁ durch die Gesamtheit der auf der Sekundärseite des Transformators befindlichen Induktivitäten und Kapazitäten beeinflußt wird. Aus Bemessungsgründen ist jedoch hauptsächlich die Schwingung des Kreises 6/7 für den Verlauf von B₁ bestimmend. u_s = E — B₁. Durch geeignete Bemessung kann erreicht werden, daß die Schalterspannung u_s positiv oder negativ, aber auch, daß sie während der Kommutierungslücke fast Null wird. Der letztere Fall ist der erfindungsgemäß angestrebte Fall. Wie Versuche ergeben haben, konnte auch bei großen Wechselrichterleistungen noch eine praktisch funkenfreie Kommutierung erreicht werden.

Claims

PATENTANSPKÜCHE:

1. Anordnung zur funkenfreien Kommutierung von Wechselrichtern (Zerhackern), dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Schwingungskreis während der Kommutierungslücke auf den kleiner als an sich notwendig ausgelegten Komnaii* tierungskondensator im Sinne einer Aufrechterhaltung des augenblicklichen Ladungszustandes rückwirkt. ^:

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz des Kornmu--., tierungsschwingungskreises in der Nähe der Nennfrequenz des Wechselrichters liegt. :

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekernt zeichnet, daß der Kommutierungsschwingungs-, kreis für jede Halbwelle der zu erzeugenden Wechselspannung wirksam ist. :■ :

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen