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DE10221765A1 - Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer - Google Patents

Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer

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Publication number
DE10221765A1
DE10221765A1 DE2002121765 DE10221765A DE10221765A1 DE 10221765 A1 DE10221765 A1 DE 10221765A1 DE 2002121765 DE2002121765 DE 2002121765 DE 10221765 A DE10221765 A DE 10221765A DE 10221765 A1 DE10221765 A1 DE 10221765A1
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DE
Germany
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current
inverter according
inverter
transformer
main transformer
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Withdrawn
Application number
DE2002121765
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German (de)
Inventor
Wolfgang Schuster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ESS SCHWEISSTECHNIK GmbH
Original Assignee
ESS SCHWEISSTECHNIK GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to DE2002121765 priority patent/DE10221765A1/en
Priority to AT0068803A priority patent/AT500545A1/en
Publication of DE10221765A1 publication Critical patent/DE10221765A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/285Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/09Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits

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Abstract

Inverter comprises two asymmetric high bridge circuits (1a, 1b) which alternately drive two separate primary coils (3a, 3b) of a main transformer (3). A current multiplier rectifier (6) is connected to the secondary coil (3c) of the main transformer. A saturated inductive resistor (5a, 5b) is connected to each primary coil of the main transformer.

Description

Die Erfindung betrifft einen Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen, die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen eines Haupttransformators treiben, bei dem an der Sekundärwicklung des Haupttransformators ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter angeschaltet ist. The invention relates to an inverter with two asymmetrical Half-bridge circuits that alternate two separate primary windings Main transformer drive, in which on the secondary winding of the Main transformer a current doubler rectifier is switched on.

Der Trend im Inverterbau geht immer mehr in Richtung kleinerer Abmessungen und leichterer Gewichte. Gleichzeitig werden die Anforderungen in vielen Aspekten erhöht. So muss der Oberwellengehalt des Netzstromes immer mehr strengen gesetzlichen Normen genügen. Dies erfordert einen beträchtlichen Aufwand, erhöht das Gewicht und das Volumen des Gesamtgerätes. Umso mehr muss die Effizienz der Leistungselektronik verbessert werden. Ein beispielhafter Stand der Technik ist hierfür gegeben in der Schrift: "Design and Experimental Analysis of a 10 kW 800 V/48 V Dual Interleaved Two-Transistor DC/DC Forward Converter System Supplied by a VIENNA Rectifier I" von Johann Miniböck, Johann W. Kolar und Hans Ertl. Diese Schrift wurde im Rahmen eines öffentlichen Seminarvortrages auf der PCIM-Konferenz in Nürnberg 2002 verteilt. The trend in inverter construction is increasingly towards smaller dimensions and lighter weights. At the same time, the requirements are increased in many aspects. The harmonic content of the mains current has to meet more and more strict legal standards. This requires considerable effort, increases the weight and volume of the entire device. It is all the more necessary to improve the efficiency of power electronics. An example of the prior art is given in the document: "Design and Experimental Analysis of a 10 kW 800 V / 48 V Dual Interleaved Two-Transistor DC / DC Forward Converter System Supplied by a VIENNA Rectifier I" by Johann Miniböck, Johann W Kolar and Hans Ertl. This document was distributed as part of a public seminar lecture at the PCIM conference in Nuremberg 2002 .

Auf Seite 10 ist eine Grundschaltung nach dem Oberbegriff dieser Erfindung abgebildet. Im Text wird bereits erwähnt, dass die beiden Invertersysteme - die hier in Reihe geschaltet sind - sich wohl gegenseitig beeinflussen, weil sie nur auf einem einzigen Transformator arbeiten. Jede Spannung, die in eine Primärwicklung eingespeist wird, überträgt sich genauso auf das andere Halbbrückensystem und versucht dort Störungen. Die realisierte Schaltung in dieser Schrift von Seite 1 kennt diese Probleme nicht, da sie über getrennte Transformatoren verfügt. Diese Schaltung arbeitet auch mit einer moderaten Schaltfrequenz von 25 kHz und ist als 48 V Stromversorgung für Telekommunikationseinrichtungen geplant. Um jedoch ads Gewicht, die Größe und die Kosten eines zweiten Transformators einsparen zu können, schlagen die Autoren eine Schaltung nach Seite 10 vor. On page 10 is a basic circuit according to the preamble of this invention displayed. The text already mentions that the two inverter systems - the are connected in series here - probably influencing each other because they only work on a single transformer. Any tension in one Primary winding is fed in, is equally transferred to the other Half-bridge system and tries malfunctions there. The circuit implemented in this document from page 1 does not know these problems because they have separate transformers features. This circuit also works with a moderate switching frequency of 25 kHz and is used as a 48 V power supply for telecommunications equipment planned. However, about weight, size and cost of a second ads To save on transformers, the authors look up a circuit Page 10.

Wenn nun ein Inverter benötigt wird, der mit erheblich höherer Schaltfrequenz arbeiten soll, so ergeben sich neue Probleme. Hohe Schaltfrequenzen werden z. B. in der Impulsschweißtechnik benötigt, da der Inverter kontrolliert extrem schnelle Strommuster produzieren muss, z. B. über 1000 A/ms. Gleichzeitig wird eine extrem schnelle Regelung benötigt, weil beim Schweißen völlig unvorhersehbar und in chaotischer Folge Lichtbogenkurzschlüsse auftreten, so dass die Ausgangsleistung innerhalb von Bruchteilen einer Millisekunde um Bereiche von 95% der Volllast schwanken kann. Für solch hohe dynamische Anforderungen benötigt man hohe Schaltfrequenzen und dafür werden vorteilhafterweise Transistoren vom Typ MOSFET eingesetzt. If an inverter is now required that has a significantly higher switching frequency new problems arise. High switching frequencies will be z. B. needed in pulse welding technology, because the inverter controls extremely must produce fast current patterns, e.g. B. over 1000 A / ms. At the same time an extremely fast regulation is needed because when welding completely arc shorts occur unpredictably and in chaotic sequence, so that the Output power within fractions of a millisecond around ranges of 95% of the full load can fluctuate. For such high dynamic requirements high switching frequencies are required and this is advantageous Transistors of the MOSFET type used.

Es wurde nun versucht, MOSFETs in einer Schaltung für ein Schweißgerät zu verwenden. Dabei traten enorme Probleme auf, die damit zusammenhängen, dass MOSFET-Transistoren eine parasitäre Diode invers zum Transistor besitzen. Wenn eine der Halbbrückenschaltungen in den sogenannten Freilaufbetrieb geht, das ist der Zustand, in dem die Primärwicklung des Haupttransformators ihre Magnetisierung über die Freilaufdioden abbaut, dann beginnen im zweiten Inverter die inversen Freilaufdioden zu leiten, wobei dann kurz danach eine hohe du/dt-Belastung des MOSFETs erfolgt. Dies ist eine typische Situation, in der ein MOSFET in den Zerstörungszustand "second break down" gehen kann und dies muss unter allen Umständen verhindert werden. Die auf Seite 10 beschriebene Schaltung ist so also mit MOSFETs nicht sicher zu betreiben. Attempts have now been made to use MOSFETs in a circuit for a welding machine use. There were enormous problems related to this that MOSFET transistors have a parasitic diode inverse to the transistor. If one of the half-bridge circuits in the so-called freewheeling mode goes, this is the state in which the primary winding of the main transformer their magnetization breaks down via the freewheeling diodes, then begin in the second Inverter to conduct the inverse freewheeling diodes, then shortly afterwards a high one du / dt load of the MOSFET takes place. This is a typical situation in which one MOSFET can go into the "second break down" state of destruction and this must be prevented under all circumstances. The one described on page 10 Circuitry cannot be operated safely with MOSFETs.

In bestimmten Grenzbereichen kurz vor der Vollaussteuerung des Inverters ergaben sich weiter erhebliche Probleme mit Sättigungserscheinungen im Haupttransformator. In certain limit areas shortly before full control of the inverter there were further significant problems with signs of saturation in the Main transformer.

Eine herkömmliche Regelung mit Pulsweiten-modulierten Ansteuersignalen führte zu einem Schwingen des Magnetisierungsstromes in Grenzsituationen. Gleichzeitig war das PWM-System beim Auftreten von Kurzschlüssen in seiner Geschwindigkeit viel zu langsam. A conventional control with pulse width modulated control signals led to an oscillation of the magnetizing current in limit situations. At the same time, the PWM system was in its presence when short circuits occurred Speed too slow.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Inverterschaltung in vielen Aspekten weiter zu entwickeln, damit sie sich mit MOSFET-Transistoren betrieben werden kann, wobei die Magnetisierungsströme im Hauptübertrager sauber kontrollierbar sind, eine extrem schnelle Regelung ohne Trafosättigung erreichbar ist und dass alle an ein Schweißgerät gestellten Anforderungen erfüllbar sind. The invention has set itself the task of an inverter circuit in many Aspects to evolve so they deal with MOSFET transistors can be operated, the magnetizing currents in the main transformer clean are controllable, an extremely fast regulation without transformer saturation is achievable and that all requirements placed on a welding machine are achievable.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass mit jeder Primärwicklung des Haupttransformators eine sättigbare Induktivität in Reihe geschaltet ist. This object is achieved according to the invention in that with everyone Primary winding of the main transformer has a saturable inductance in series is switched.

Der Inverter kann in parallele Teilsysteme aufgeteilt werden, wobei die Symmetrie der Stromaufteilung immer gewährleistet ist, ein Symmetriersystem für den kapazitiven Mittelpunkt bei Serienschaltung der Halbbrückenschaltungen gefunden werden kann, die Vorschriften der Oberwellen im Netzstrom einhaltbar sind, das Invertersystem bis in die höheren Leistungsbereiche hinein realisierbar ist und ein Baukastensystem realisiert ist, um flexibel den Anforderungen des Marktes zu genügen. The inverter can be divided into parallel subsystems, with the Symmetry of the power distribution is always guaranteed, a symmetry system for the capacitive center when connecting the half-bridge circuits in series can be found, the regulations of harmonics in the mains current can be met the inverter system can be implemented up to the higher power ranges is and a modular system is implemented to flexibly meet the requirements of the Market.

Für ein Schweißgerät ist das Gewicht eine herausragende Größe. Mit dieser Auslegung der Schaltung können die Glättungsdrosseln klein gehalten werden und für sehr hohe Leistungen lassen sich derartig aufgebaute Teilsysteme in Parallelschaltung betreiben. The weight is an outstanding size for a welding machine. With this When designing the circuit, the smoothing chokes can be kept small and for very high outputs, subsystems constructed in this way can be used Operate in parallel.

Weiterbildungen der Grundschaltung sind den zahlreichen Unteransprüchen zu entnehmen, die sich insbesondere mit der Aufteilung des Inverters in mehrere kleine Teilinverter und dem phasenversetzten Betrieb derselben befassen. Auch die Regelstruktur des Teil- und Gesamtsystems wurde verbessert und die Rückwirkungen auf das Versorgungsnetz reduziert. Further developments of the basic circuit are to the numerous subclaims refer to, in particular with the division of the inverter into several deal with small partial inverters and their phase-shifted operation. Also the control structure of the sub and overall system has been improved and the Effects on the supply network reduced.

Beim Betrieb eines derartigen Invertersystems mit sehr kleinen Strömen kann der sogenannte Aussetzbetrieb beginnen, wobei beide Teilsysteme nicht mehr streng abwechselnd takten. Bei einer Serienschaltung der Halbbrückenschaltungen tritt eine Verschiebung des Mittelpunktes der Spannungsversorgung auf, die zu einer Zerstörung der Teilsysteme führen kann. Dagegen gibt eine Weiterbildung eine Lösung an. When operating such an inverter system with very small currents the so-called intermittent operation begin, whereby both subsystems no longer clock alternately. When the Half-bridge circuits occur a shift in the center of the voltage supply, that can destroy the subsystems. On the other hand there is one Training a solution.

Besonders rückkopplungsarme Verhältnisse und wesentlich ruhigere Kurvenverläufe entstehen, wenn in Reihe mit den Ausgangsdioden des Strom-Verdoppler- Gleichrichters je eine zweite sättigbare Induktivität geschaltet ist. Particularly low-feedback conditions and much quieter Curves occur when in series with the output diodes of the current doubler Rectifier is connected a second saturable inductance.

Eine besonders einfache Realisierung entsteht, wenn die ersten und zweiten sättigbaren Induktivitäten durch Ringkerne gebildet werden, durch die der jeweilige Stromleiter führt. A particularly simple realization arises when the first and second saturable inductors are formed by ring cores through which the current conductor leads.

Besonders wirksam und thermisch vorteilhaft ist, wenn der Ringkern der sättigbaren Induktivität aus amorphem oder nanokristallinem Bandmaterial gefertigt ist. It is particularly effective and thermally advantageous if the toroidal core saturable inductance made of amorphous or nanocrystalline ribbon material is.

Besonders kleine und kostengünstige Ringkerne können verwendet werden, wenn die Ringkerne der sättigbaren Induktivitäten wärmeleitend in Bohrungen von Kühlprofilen oder Wärmeübertragungsprofilen eingebaut sind, um die Wärmeabfuhr erheblich zu verbessern. Particularly small and inexpensive ring cores can be used if the toroidal cores of the saturable inductors are thermally conductive in bores of cooling profiles or heat transfer profiles are built in to the To significantly improve heat dissipation.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Invertersystems sieht vor, dass je ein Anschluss der beiden Primärwicklungen gemeinsam so durch einen Stromwandler geführt ist, dass dieser einen Summenstrom mit wechselnder Polarität erkennt und gewandelt ausgibt. A particularly advantageous embodiment of the inverter system provides that one connection of the two primary windings together through one Current transformer is that this is a total current with changing polarity recognizes and outputs changed.

Eine deutliche Erhöhung der Regelungsstabilität in Grenzfällen ergibt sich, wenn dieser Stromwandler ein Kompensationsstromwandler mit Magnetfeldsensor ist, der auch entstehende Gleichstromanteile messen kann. There is a significant increase in regulatory stability in borderline cases if this current transformer is a compensation current transformer with a magnetic field sensor, which can also measure the resulting DC components.

Eine weitere Ausgestaltung mit sehr vielen Vorteilen entsteht, wenn das Invertersystem über eine Kaskadenregelung verfügt, wobei ein Hauptregler mit Hilfe des Ausgangsstrom-Istwertes des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung vom Ausgang des Leistungsteils und mit Hilfe des Sollwertes des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung je nach Bedarf einen Stromregler oder einen Spannungsregler realisiert und wobei das Ausgangssignal dieses Hauptreglers als Führungssignal einem Regler zugeführt wird, der als ein Current-mode-Regler für den Primärstrom des Haupttransformators realisiert ist. Another configuration with many advantages arises if that Inverter system has a cascade control, with a main controller Using the actual output current value of the output current or Output voltage from the output of the power section and using the setpoint of the Output current or the output voltage as required a current regulator or realized a voltage regulator and the output signal of this Main controller is fed as a command signal to a controller that acts as a Current mode controller for the primary current of the main transformer is realized.

Ein System mit beiden Regelsystemen entsteht, wenn der Hauptregler sowohl einen Stromregler als auch einen Spannungsregler enthält, die in einer Ablöseschaltung so miteinander verknüpft sind, dass jeweils derjenige Regler die Führung erhält, der das kleinere Führungssignal erzeugt. A system with both control systems is created when the main controller is both contains a current regulator as well as a voltage regulator, which in one Transfer circuit are linked so that the controller that Receives guidance that generates the smaller guidance signal.

Bei der Ausgestaltung des Reglers gibt es auch den vorteilhaften Weg, dass der Hauptregler als digitaler Regler mit den gängigen Mitteln der Prozessortechnik ausgebildet ist und dass das analoge Führungssignal über ein D/A-Wandler-Verfahren erzeugt wird, um es als Strom-Sollwert-Signal dem Current-mode-Regler zuzuführen. When designing the controller, there is also the advantageous way that the Main controller as a digital controller with the usual means of processor technology is formed and that the analog command signal via a D / A converter process is generated to use it as a current setpoint signal to the current-mode controller supply.

Um das bipolare Signal des Stromwandlers weiter zu verwenden, wird in vorteilhafter Weise zur Bildung des Primärstrom-Istwert-Betrages für den Currentmode-Regler der Primärstrom-Istwert vom Kompensationsstromwandler mit einem Betragsbildner gleichgerichtet. In order to continue to use the bipolar signal of the current transformer, in advantageously for the formation of the primary current actual value for the Currentmode controller with the primary current actual value from the compensation current transformer rectified like an amount generator.

Eine sehr einfache und kostengünstige Struktur des Common-mode-Reglers entsteht, indem ein Oszillator mit einem nachgeschalteten Pulsgenerator Ansteuerimpulse erzeugt, mit Hilfe derer jeweils einer der Flip-Flop-Speicher zugeordnet dem Halbbrückeninverter zugeordnet dem Halbbrückeninverter im Wechsel gesetzt und rückgesetzt werden und dass das jeweilige Setzen bzw. Rücksetzen dieser Flip-Flop-Speicher mit Hilfe von nachgeschalteten Ansteuerschaltkreisen zum Einschalten bzw. Ausschalten der Transistoren der zugeordneten Halbbrückenschaltung führt. A very simple and inexpensive structure of the common mode controller is created by an oscillator with a downstream pulse generator Control pulses generated, with the aid of which one of the flip-flop memories is assigned alternately assigned to the half-bridge inverter be set and reset and that the respective setting or resetting this flip-flop memory with the help of downstream control circuits for switching the transistors on or off Half bridge circuit leads.

In Weiterführung ist es vorteilhaft, wenn der Current-mode-Regler am Eingang über einen Komparator verfügt, welcher den Primärstrom-Istwert-Betrag mit der Amplitude des Führungssignals vergleicht, und dass bei größerem Istwert die Flip-Flop-Speicher zurückgesetzt werden, so dass letztlich die beiden Transistoren der jeweils aktiven Halbbrückenschaltung wieder ausgeschaltet werden. In continuation, it is advantageous if the current mode controller at the input has a comparator which compares the primary current actual value with the Compares the amplitude of the command signal, and that with a larger actual value the Flip-flop memories are reset, so ultimately the two Transistors of the respectively active half-bridge circuit are switched off again.

Je nach Höhe der Netzstromversorgung ist es gut, wenn die beiden asymmetrischen Halbbrückenschaltungen aus der gleichen Versorgungsspannung speisbar sind. Depending on the amount of AC power, it is good if the two asymmetrical half-bridge circuits can be fed from the same supply voltage are.

Bei höheren Netzspannungen bringt es jedoch Vorteile, wenn die beiden asymmetrischen Halbbrückenschaltungen mit ihren Versorgungsspannungen in Reihe geschaltet sind. At higher mains voltages, however, there are advantages if the two asymmetrical half-bridge circuits with their supply voltages in series are switched.

Ein besonders stabiles Verhalten des Gesamtsystems besonders bei kleinster Leistungsentnahme entsteht, wenn bei einer Reihenschaltung der Halbbrückenschaltungen eine Überwachungsschaltung die Symmetrie des kapazitiven Mittelanschlusses in Bezug auf die positive Versorgungsspannung und die negative Versorgungsspannung misst und dass das Ausgangssignal dieser Überwachungsschaltung das asymmetrische Verhalten anzeigt und zwar mit der Information der Richtung der Asymmetrie. A particularly stable behavior of the overall system, especially with the smallest Power consumption occurs when the Half-bridge circuits a monitoring circuit the symmetry of the capacitive Center connection in relation to the positive supply voltage and the negative Supply voltage measures and that the output signal of this Monitoring circuit shows the asymmetrical behavior with the Information of the direction of the asymmetry.

Weiterhin hilft es dabei, wenn das Ausgangssignal der Überwachungsschaltung dazu verwendet wird, die Ansteuerimpulse derjenigen Halbbrückenschaltung zu blockieren oder zu verkürzen, die über die kleinere Versorgungsspannung verfügt, bis die Symmetrie der Versorgungsspannungen wieder hergestellt ist. It also helps if the output signal of the monitoring circuit is used to drive the drive pulses of that half-bridge circuit block or shorten that over the smaller supply voltage until the symmetry of the supply voltages is restored.

Zum Aufbau größerer Invertersysteme gibt es den vorteilhaften Weg, dass zwei Halbbrückenschaltungen und ein Haupttransformator (versehen evtl. mit den ersten sättigbaren Induktivitäten) und ein Stromwandler und ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (versehen evtl. mit den zweiten sättigbaren Zusatz- Induktivitäten) zu einem Leistungsteil zusammengefasst werden. There are two ways to build larger inverter systems: Half-bridge circuits and a main transformer (possibly provided with the first saturable inductors) and a current transformer and a Current doubler rectifier (possibly provided with the second saturable additional Inductors) can be combined to form a power section.

Eine noch weitergehende Modularisierung entsteht, wenn ein Leistungsteil zusammen mit einem Ansteuerübertrager und mit Ansteuerschaltkreisen und mit einem Current-mode-Regler zu einem Teilsystem zusammengefasst werden. An even more extensive modularization arises when a power section together with a control transformer and with control circuits and with a current mode controller can be combined to form a subsystem.

Invertersysteme mit sehr hohen Ausgangsleistungen lassen sich nun dadurch realisieren, dass mehrere Teilsysteme parallelgeschaltet werden und dass die Führungsgröße am Eingang der Current-mode-Regler für alle Teilsysteme identisch ist, und von einem gemeinsamen Hauptregler für das gesamte System erzeugt wird, wobei dann der Ausgangsstrom-Istwert den Strom des gesamten Systems darstellt. Inverter systems with very high output powers can now be used realize that several subsystems are connected in parallel and that the Reference variable at the input of the current mode controller for all subsystems is identical, and from a common main controller for the entire system is generated, in which case the actual output current value is the current of the entire Systems represents.

Eine dramatische Reduzierung des Rippels auf dem Ausgangsstrom wird erreicht, indem bei einer Parallelschaltung mehrerer Teilsysteme der Oszillator mit nachgeschaltetem Pulsgenerator für alle gemeinsam ist und dass das Setzen der Flip-Flop-Speicher für die verschiedenen Halbbrückenschaltungen auf möglichst viele phasenversetzte Zeitpunkte aufgeteilt ist, damit die resultierende Welligkeit des Ausgangsstromes minimal wird. There will be a dramatic reduction in the ripple on the output current achieved by using the oscillator with a parallel connection of several subsystems downstream pulse generator is common to all and that the setting of the Flip-flop memory for the different half-bridge circuits if possible many phase-shifted times is divided so the resulting ripple of the output current becomes minimal.

Eine besonders vorteilhafte Kombination zur Einhaltung der gesetzlichen Oberwellenvorschriften am Versorgungsnetz entsteht, indem dem Leistungsteil an den Klemmen der positiven Versorgungsspannung und der negativen Versorgungsspannung eine an sich bekannte Hochsetzsteller-Schaltung und ein Netzgleichrichter vorgeschaltet wird, um die Stromaufnahme aus dem Versorgungsnetz steuern zu können. A particularly advantageous combination to comply with legal requirements Harmonic regulations on the supply network arise from the power section the terminals of the positive supply voltage and the negative Supply voltage a known step-up converter circuit and a Mains rectifier is connected up to the current consumption from the To be able to control the supply network.

Aus den gleichen Gründen ist es äußerst vorteilhaft, dass die vorgeschaltete Hochsetzsteller-Schaltung selbst aus einer Parallelschaltung mehrerer Hochsetzsteller-Schaltungen kleinerer Leistung realisiert ist. For the same reasons, it is extremely advantageous that the upstream Booster circuit itself from a parallel connection of several Boost converter circuits of lower power is realized.

Um dabei eine gleiche Stromaufteilung zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Sollwertsignal für den Eingangsstrom der einzelnen Hochsetzsteller-Schaltungen für alle identisch ist. In order to achieve an equal current distribution, it is provided that the Setpoint signal for the input current of the individual step-up converter circuits is identical for everyone.

Eine besonders wirtschaftliche und aus dem Gesichtspunkt der EMV vorteilhafte Lösung entsteht, wenn die einzelnen Hochsetzsteller-Schaltungen in einem phasenversetzten Takt arbeiten, so dass damit die Welligkeit des Eingangsstromes reduziert wird. A particularly economical and advantageous from the point of view of EMC Solution arises when the individual step-up converter circuits in one phase-shifted clock work, so that the ripple of the input current is reduced.

Eine Bauteilreduzierung und stabilere EMV-Verhältnisse entstehen, wenn das Takterzeugungssystem für die Teilsysteme und die Takterzeugung für die Hochsetzsteller-Schaltungen miteinander synchronisiert sind und sich aus einem einzigen gemeinsamen Oszillator und einem gemeinsamen Pulsgenerator ableitbar sind. A component reduction and more stable EMC conditions arise if that Clock generation system for the subsystems and clock generation for the Step-up converter circuits are synchronized with one another and result from one single common oscillator and a common pulse generator are derivable.

Eine Kostenreduzierung lässt sich bei diesem Invertersystem auch dadurch erreichen, dass die vier Transistoren der beiden Halbbrückenschaltungen mit einem einzigen Ansteuerübertrager angesteuert werden, der über eine Primärwicklung und vier separate Sekundärwicklungen verfügt. This inverter system can also reduce costs achieve that the four transistors of the two half-bridge circuits with be controlled by a single control transformer, which via a Primary winding and four separate secondary windings.

Sehr hohe Schaltfrequenzen lassen sich dadurch erreichen, dass die Transistoren der Halbbrückenschaltungen vom Typ MOSFET sind. Very high switching frequencies can be achieved in that the Transistors of the half-bridge circuits are of the MOSFET type.

Weitere Montagevorteile und einfachere Ersatzteilehaltung entsteht, wenn ein Leistungsteil mit einer vorgeschalteten Hochsetzsteller-Schaltung mechanisch als Modulbaugruppe zusammengefasst sind, so dass durch unmittelbares Parallelschalten mehrerer solcher Modulbaugruppen Leistungskomponenten hoher Gesamtleistung realisiert werden können. Further assembly advantages and easier spare parts inventory arise if one Power section with an upstream step-up converter circuit mechanically are combined as a module assembly, so that by direct Parallel connection of several such module assemblies high power components Total performance can be realized.

Eine vorteilhafte Standardisierung entsteht, wenn jede dieser Modulbaugruppen ein eigenes Kühlprofil besitzt. An advantageous standardization arises if each of these module assemblies has its own cooling profile.

Diese Merkmale sind je nach dem benötigten Einsatz des Invertersystems in einem weiten Bereich miteinander kombinierbar. These features are in depending on the required use of the inverter system can be combined with each other over a wide range.

Im Bereich der Schweißtechnik ist es ganz besonders vorteilhaft, viele kleinere Leistungsteile im Phasenversatz miteinander zu betreiben, weil dadurch das Gewicht der benötigten Drosseln stark reduzierbar ist. Besonders wichtig ist dies bei tragbaren Maschinen. Beim Betrieb von Invertern am dreiphasigen Drehstromnetz von 3 × 400 V ist eine Serienschaltung der Halbbrückenschaltungen sehr vorteilhaft, denn beim Einsatz von MOSFET-Transistoren nimmt die Stromtragfähigkeit mit steigender Spannungsfestigkeit drastisch ab, so dass sich wirtschaftlichere Lösungen ergeben, da Transistoren mit halber Spannungsfestigkeit eingesetzt werden können. In the field of welding technology, it is particularly advantageous to use many smaller ones To operate power units in phase displacement with each other, because that means that Weight of the required chokes can be greatly reduced. This is particularly important for portable machines. When operating inverters on three-phase Three-phase network of 3 × 400 V is a series connection of the half-bridge circuits very advantageous, because when using MOSFET transistors Current carrying capacity decreases drastically with increasing dielectric strength, so that More economical solutions result because transistors with half Dielectric strength can be used.

Durch Kombination der meisten dieser Merkmale ist ein Invertersystem entstanden, das auf sehr kleinem Raum mit geringem Gewicht eine hohe Ausgangsleistung erreicht. Hervorzuheben ist dabei die bis dato unerreicht hohe Regel-Dynamik und Rippelarmut eines Inverters dieser Größe- und Gewichtsklasse. Den Vorschriften der Oberwellenanteile wird voll Genüge getan. Das Baukastensystem erbringt große wirtschaftliche Vorteile. By combining most of these features it is an inverter system emerged, the high in a very small space with low weight Output power reached. Of particular note is the unprecedentedly high level Control dynamics and low ripple of an inverter of this size - and Weight class. The regulations for harmonic components are fully satisfied. The Modular system brings great economic benefits.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: The invention is illustrated by means of one in the drawings Embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 die grundsätzliche Schaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsteils, Fig. 1 shows the basic circuit of a power unit according to the invention,

Fig. 2 die Regelungsstruktur eines erfindungsgemäßen Invertersystems, Fig. 2, the control structure of an inverter system according to the invention,

Fig. 3 eine mögliche Parallelschaltung der Halbbrückenmodule, Fig. 3 shows a possible parallel connection of the half-bridge modules,

Fig. 4 eine mögliche Serienschaltung der Halbbrückenmodule, Fig. 4 shows a possible series circuit of the half-bridge modules,

Fig. 5 ein Invertersystem mit vorgeschalteter Hochsetzsteller-Schaltung und Netzgleichrichter sowie Fig. 5 shows an inverter system with upstream boost converter circuit and line rectifier as well

Fig. 6 ein Beispiel für eine Modulmontage. Fig. 6 shows an example of a module assembly.

In Fig. 1 sieht man, wie eine erste Halbbrückenschaltung 1a aufgebaut ist. Zwei Transistoren 10a und 10b sind zusammen mit zwei Freilaufdioden 11a und 11b in einer bekannten Weise zu einer sogenannten symmetrischen Halbbrückenschaltung verbunden. Die Versorgung liegt an einem positiven Versorgungsanschluss 33 und einem negativen Versorgungsanschluss 34 und wird mit einem Pufferkondensator 43a gestützt. Man sieht, dass der Haupttransformator 3 zwei Primärwicklungen 3a und 3b aufweist. Die erste Primärwicklung 3a ist nun in die Brückendiagonale der Halbbrückenschaltung 1a eingebaut, wobei in Reihe mit der Primärwicklung eine sättigbare Induktivität 5a geschaltet ist. Ferner durchfließt der Primärstrom einen Stromwandler 4, der einen Primärstrom-Istwert 42 erzeugt. In Fig. 1 you can see how a first half-bridge circuit 1 a is constructed. Two transistors 10 a and 10 b are connected together with two free-wheeling diodes 11 a and 11 b in a known manner to a so-called symmetrical half-bridge circuit. The supply is connected to a positive supply connection 33 and a negative supply connection 34 and is supported by a buffer capacitor 43 a. It can be seen that the main transformer 3 has two primary windings 3 a and 3 b. The first primary winding 3 a is now installed in the bridge diagonal of the half-bridge circuit 1 a, a saturable inductor 5 a being connected in series with the primary winding. Furthermore, the primary current flows through a current transformer 4 , which generates a primary current actual value 42 .

Die zweite Halbbrückenschaltung 1b ist wie gezeigt in völlig analoger Weise aufgebaut. Zu beachten ist nur, dass die Primärwicklung 3b und der Stromwandler 4 wie gezeigt so angeschlossen sind, dass die Magnetisierung des Transformators 3 und der Strom im Stromwandler 4 bei leitenden Transistoren 10a und 10b in der Halbbrückenschaltung 1a entgegengesetzt ist als bei leitenden Transistoren 10c und 10d in der Halbbrückenschaltung 1b. An der Sekundärwicklung 3c ist nun der an sich bekannte Strom-Verdoppler-Gleichrichter 6 angeschlossen. Die Standardschaltung besteht aus zwei Glättungsdrosseln 9a und 9b, die jede für sich die Hälfte des Ausgangsstromes führen. Zwei Ausgangsdioden 7a und 7b dienen der Gleichrichtung. Mit den beiden Ausgangsdioden sind die beiden sättigbaren Zusatz-Induktivitäten 8a und 8b in Reihe geschaltet. Die ganze Anordnung wird als Leistungsteil 2 bezeichnet. The second half-bridge circuit 1 b is constructed as shown in a completely analogous manner. It should only be noted that the primary winding 3 b and the current transformer 4 are connected as shown so that the magnetization of the transformer 3 and the current in the current transformer 4 is opposite in the case of conductive transistors 10 a and 10 b in the half-bridge circuit 1 a than in the case of conductive ones Transistors 10 c and 10 d in the half-bridge circuit 1 b. The current-doubler rectifier 6, which is known per se, is now connected to the secondary winding 3 c. The standard circuit consists of two smoothing chokes 9 a and 9 b, each carrying half of the output current. Two output diodes 7 a and 7 b are used for rectification. The two saturable additional inductors 8 a and 8 b are connected in series with the two output diodes. The whole arrangement is referred to as power section 2 .

In Fig. 2 ist das Leistungsteil 2 als Block eingezeichnet. Es ist nun die Regelung dafür beschrieben. Ein Hauptregler 13 realisiert je nach Anforderung einen Stromregler 20 oder einen Spannungsregler 21. Der Stromregler 20 wird mit dem Ausgangsstrom-Istwert 16 von einem bekannten Strommesssystem versorgt. Gleichzeitig erhält er von einer höheren Instanz einen Ausgangsstrom- Sollwert 18. Der Spannungsregler 21 erhält den Ausgangsspannungs-lstwert 17 und einen Ausgangsspannungs-Sollwert 19. Falls gleichzeitig sowohl ein Stromregler 20 und ein Spannungsregler 21 benötigt werden, ist eine an sich bekannte und schematisch dargestellte Ablöseschaltung 39 vorgesehen, die demjenigen Regler die Führung übergibt, der das kleinere Führungssignal 14 erzeugt. Das Führungssignal 14 ist ein neuer Strom-Sollwert für einen an sich bekannten Current-mode-Regler 15. Zur Current-mode-Regelung wird ein sehr schneller und präziser Primärstrom-Istwert-Betrag 22 benötigt. Dazu wird der bipolare Primärstrom-Istwert 42 aus dem Stromwandler 4 in einem Betragsbildner 23 gleichgerichtet. Das Führungssignal 14 und der Primärstrom-Istwert-Betrag 22 werden im Current-mode-Regler 15 auf einen Komparator 27 geführt. Es ist nun jeder Halbbrückenschaltung 1a oder 1b jeweils ein Flip-Flop-Speicher 26a bzw. 26b zugeordnet, der über einen Ansteuerschaltkreis 28a bzw. 28b und einen Ansteuerübertrager 12 zu den Transistoren der zugeordneten Halbbrückenschaltung 1a bzw. 1b führt. Wird z. B. der Flip-Flop-Speicher 26a gesetzt, dann werden die Transistoren 10a und 10b der Halbbrückenschaltung 1a eingeschaltet - entsprechendes gilt umgekehrt und sinngemäß für den anderen Flip-Flop- Speicher 26b in Verbindung mit der Halbbrückenschaltung 1b. In FIG. 2, the power section 2 is shown as a block. The regulation for this is now described. A main regulator 13 implements a current regulator 20 or a voltage regulator 21 , depending on the requirement. The current controller 20 is supplied with the actual output current value 16 from a known current measuring system. At the same time, it receives an output current setpoint 18 from a higher instance. The voltage regulator 21 receives the output voltage actual value 17 and an output voltage target value 19 . If both a current regulator 20 and a voltage regulator 21 are required at the same time, a detachment circuit 39 known per se and shown schematically is provided, which transfers control to the regulator which generates the smaller command signal 14 . The command signal 14 is a new current setpoint for a current mode controller 15 known per se. A very fast and precise primary current actual value 22 is required for the current mode control. For this purpose, the bipolar primary current actual value 42 from the current transformer 4 is rectified in an absolute value generator 23 . The command signal 14 and the primary current actual value amount 22 are fed to a comparator 27 in the current mode controller 15 . Each half-bridge circuit 1 a or 1 b is now assigned a flip-flop memory 26 a or 26 b, which via a drive circuit 28 a or 28 b and a drive transformer 12 to the transistors of the associated half-bridge circuit 1 a or 1 b leads. Is z. B. set the flip-flop memory 26 a, then the transistors 10 a and 10 b of the half-bridge circuit 1 a are turned on - the same applies vice versa and analogously for the other flip-flop memory 26 b in connection with the half-bridge circuit 1 b.

Das Einschalten und Ausschalten der Flip-Flop-Speicher 26a und 26b besorgt ein Pulsgenerator 25, der von einem Oszillator 24 gespeist wird. Dabei werden die beiden Flip-Flop-Speicher 26a und 26b mit maximal 50% Tastverhältnis im Wechsel gesetzt und zurückgesetzt. Stellt der Komparator 27 jedoch fest, dass der Primärstrom-Istwert-Betrag 22 das Führungssignal 14 übersteigt, dann werden die Flip-Flop-Speicher ohne jeden Zeitverzug sofort zurückgesetzt. Dadurch wird der Leistungsfluss in dem Haupttransformator 3 sofort unterbrochen. Die Strombegrenzung des Invertersystems reagiert damit ohne prinzipbedingte Verzögerung, da im Primärstrom ein verzögerungsfreies Abbild des Ausgangsstromes enthalten ist. Beim Parallelschalten von mehreren Teilsystemen 49 ist es nun besonders vorteilhaft, den Oszillator 24 und den Pulsgenerator 25 nur einmal und für alle Teilsysteme 49 gemeinsam vorzusehen, da sich damit die Phasenlage der einzelnen Halbbrückenschaltungen weiter auffächern lässt und der Rippel des Ausgangsstromes des Gesamtsystems damit drastisch gesenkt werden kann. The switching on and off of the flip-flop memories 26 a and 26 b is provided by a pulse generator 25 , which is fed by an oscillator 24 . The two flip-flop memories 26 a and 26 b are alternately set and reset with a maximum 50% duty cycle. However, if the comparator 27 determines that the primary current actual value 22 exceeds the command signal 14 , the flip-flop memories are reset immediately without any time delay. As a result, the power flow in the main transformer 3 is interrupted immediately. The current limitation of the inverter system thus reacts without a delay due to the principle, since the primary current contains a delay-free image of the output current. When connecting several subsystems 49 in parallel, it is particularly advantageous to provide the oscillator 24 and the pulse generator 25 only once and for all subsystems 49 together, since this allows the phase position of the individual half-bridge circuits to be fanned out further and the ripple of the output current of the overall system is thus drastically reduced can be.

In Fig. 3 ist die Parallelschaltung der beiden Halbbrückenschaltungen 1a und 1b dargestellt. Diese Variante ist vorteilhaft beim Betrieb von Invertern am einphasigen Versorgungsnetz von 230 V geeignet. In Fig. 3, the parallel connection of the two half-bridge circuits 1 a and 1 b is shown. This variant is particularly suitable for the operation of inverters on a single-phase 230 V supply network.

In Fig. 4 ist im Gegensatz zu Fig. 3 eine Serienschaltung der beiden Halbbrückenschaltungen 1a und 1b dargestellt. Es entsteht dabei ein kapazitiver Mittelpunkt 32, der in der Mitte zwischen dem positiven Versorgungsanschluss 33 und dem negativen Versorgungsanschluss 34 zu liegen kommt. Um den Mittelpunkt 32 bei jedem Arbeitspunkt des Inverters stabil in der Mitte halten zu können, ist es vorteilhaft, eine Überwachungsschaltung 29 für die Symmetrie der beiden Teilspannungen 40a und 40b zu haben. Gezeigt ist ein Ausführungsbeispiel mit zwei Widerständen 30a und 30b und zwei Optokopplern 31a und 31b. Der Optokoppler 31a wird leitend, wenn die Versorgungsspannung 40a größer ist, der Optokoppler 31 wird entsprechend leitend, wenn die Versorgungsspannung 40b größer wird. Mit den Ausgangssignalen 35 wird der Current-mode-Regler 15 so gesteuert, dass mit bekannten Mitteln die Ansteuer- Signale derjenigen Halbbrückenschaltung 1a oder 1b blockiert werden, welche die niedrigere Versorgungsspannung 40 aufweist. In contrast to FIG. 3, FIG. 4 shows a series connection of the two half-bridge circuits 1 a and 1 b. This creates a capacitive center point 32 , which lies in the middle between the positive supply connection 33 and the negative supply connection 34 . In order to be able to keep the center point 32 stable in the middle at each operating point of the inverter, it is advantageous to have a monitoring circuit 29 for the symmetry of the two partial voltages 40 a and 40 b. An embodiment is shown with two resistors 30 a and 30 b and two optocouplers 31 a and 31 b. The optocoupler 31 a becomes conductive when the supply voltage 40 a is greater, the optocoupler 31 becomes correspondingly conductive when the supply voltage 40 b is greater. The current mode controller 15 is controlled with the output signals 35 in such a way that the control signals of the half-bridge circuit 1 a or 1 b which has the lower supply voltage 40 are blocked by known means.

In Fig. 5 ist dargestellt, dass dem Leistungsteil 2 zwischen dem positiven Versorgungsanschluss 33 und dem negativen Versorgungsanschluss 34 eine an sich bekannte Hochsetzsteller-Schaltung 36 vorgeschaltet wird. Diese wiederum wird von einem Netzgleichrichter 37 über den positiven Gleichrichteranschluss 45 und den negativen Gleichrichteranschluss 46 versorgt. Der Gleichrichter selbst speist sich aus dem Versorgungsnetz 38, das in der Regel ein Einphasennetz von z. B. 230 V oder wie gezeigt ein Drehstromnetz von z. B. 3 × 400 V ist. Bei der Parallelschaltung von mehreren Teilsystemen 49 ist es nun besonders vorteilhaft, das Führungssignal 14 und das Sollwert-Signal für den Eingangsstrom 41 parallel an alle Teilsysteme 49 anzuschließen, damit die Stromaufteilung auf die Teilsysteme optimal wird. FIG. 5 shows that a step-up converter circuit 36 known per se is connected upstream of the power section 2 between the positive supply connection 33 and the negative supply connection 34 . This in turn is supplied by a mains rectifier 37 via the positive rectifier connection 45 and the negative rectifier connection 46 . The rectifier itself feeds from the supply network 38 , which is usually a single-phase network of z. B. 230 V or as shown a three-phase network of z. B. 3 × 400 V. When several subsystems 49 are connected in parallel, it is particularly advantageous to connect the command signal 14 and the setpoint signal for the input current 41 to all subsystems 49 in parallel, so that the current distribution among the subsystems is optimal.

In Fig. 6 wird eine Modulbaugruppe 44 gezeigt, welche aus einem Leistungsteil 2 und einer zugeordneten Hochsetzsteller-Schaltung 36 besteht. Solche Modulbaugruppen können nun mit der Regelungstechnik nach den obigen Merkmalen problemlos parallel geschaltet werden, womit sich Inverter sehr hoher Ausgangsleistung realisieren lassen. In FIG. 6, a module assembly 44 is shown, which consists of a power section 2 and an associated step-up converter circuit 36. Such module assemblies can now be connected in parallel with the control technology according to the above characteristics without any problems, with which inverters of very high output power can be realized.

Claims (30)

1. Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b), die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen (3a, 3b) eines Haupttransformators (3) treiben, bei dem an der Sekundärwicklung (3c) des Haupttransformators (3) ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit jeder Primärwicklung (3a, 3b) des Haupttransformators (3) eine sättigbare Induktivität (5a, 5b) in Reihe geschaltet ist. 1. Inverter with two asymmetrical half-bridge circuits ( 1 a, 1 b), which alternately drive two separate primary windings ( 3 a, 3 b) of a main transformer ( 3 ), in which a current flows on the secondary winding ( 3 c) of the main transformer ( 3 ) -Doppler rectifier ( 6 ) is connected, characterized in that a saturable inductance ( 5 a, 5 b) is connected in series with each primary winding ( 3 a, 3 b) of the main transformer ( 3 ). 2. Inverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) zwei Ausgangsdioden (7a, 7b) aufweist, denen je eine sättigbare Zusatz-Induktivität (8a, 8b) in Reihe geschaltet ist. 2. Inverter according to claim 1, characterized in that the current doubler rectifier ( 6 ) has two output diodes ( 7 a, 7 b), each of which a saturable additional inductance ( 8 a, 8 b) is connected in series. 3. Inverter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sättigbaren Induktivitäten (5a, 5b) und Zusatz-Induktivitäten (8a, 8b) als Ringkerne ausgebildet sind, durch die zugeordnete Stromleiter geführt sind. 3. Inverter according to claim 1 or 2, characterized in that the saturable inductors ( 5 a, 5 b) and additional inductors ( 8 a, 8 b) are designed as toroidal cores through which the associated current conductors are guided. 4. Inverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkerne aus amorphem oder nanokristallinem Bandmaterial bestehen. 4. Inverter according to claim 3, characterized, that the toroidal cores are made of amorphous or nanocrystalline band material consist. 5. Inverter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkerne wärmeleitend in Aufnahmen von Kühlprofilen oder Wärmeübertragungskörpern eingebaut sind. 5. Inverter according to claim 3 or 4, characterized, that the toroidal cores are thermally conductive in shots of cooling profiles or Heat transfer bodies are installed. 6. Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b), die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen (3a, 3b) eines Haupttransformators (3) treiben, bei dem an der Sekundärwicklung (3c) des Haupttransformators (3) ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Anschluss der beiden Primärwicklungen (3a, 3b) so durch einen Stromwandler (4) geführt sind, dass dieser einen Summenstrom mit wechselnder Polarität abgibt. 6. Inverter with two asymmetrical half-bridge circuits ( 1 a, 1 b), which alternately drive two separate primary windings ( 3 a, 3 b) of a main transformer ( 3 ), in which a current flows on the secondary winding ( 3 c) of the main transformer ( 3 ) -Doppler rectifier ( 6 ) is switched on, characterized in that one connection of each of the two primary windings ( 3 a, 3 b) is guided through a current transformer ( 4 ) in such a way that it outputs a total current with alternating polarity. 7. Inverter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromwandler (4) als Kompensations-Stromwandler mit Magnetfeldsensor ausgebildet ist und entstehende Gleichstromanteile erkennt. 7. Inverter according to claim 6, characterized in that the current transformer ( 4 ) is designed as a compensation current transformer with a magnetic field sensor and detects DC components that arise. 8. Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b), die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen (3a, 3b) eines Haupttransformators (3) treiben, bei dem an der Sekundärwicklung (3c) des Haupttransformators (3) ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Kaskadenregler versehen ist, wobei ein erster Hauptregler (13) in Abhängigkeit des Istwertes (16) des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung eines Leistungsteiles (2) und in Abhängigkeit des Sollwertes (18) des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung einen Stromregler (20) oder einen Spannungsregler (21) bildet, dessen Ausgangssignal als Führungssignal des Hauptreglers (13) einem weiteren Regler zuführbar ist, der als Current-mode-Regler (15) für den Primärstrom des Haupttransformators (3) dient (Fig. 2). 8. Inverter with two asymmetrical half-bridge circuits ( 1 a, 1 b), which alternately drive two separate primary windings ( 3 a, 3 b) of a main transformer ( 3 ), in which a current flows on the secondary winding ( 3 c) of the main transformer ( 3 ) -Doppler rectifier ( 6 ) is connected, characterized in that it is provided with a cascade controller, a first main controller ( 13 ) depending on the actual value ( 16 ) of the output current or the output voltage of a power unit ( 2 ) and depending on the setpoint ( 18 ) of the output current or the output voltage forms a current regulator ( 20 ) or a voltage regulator ( 21 ), the output signal of which can be fed as a guide signal of the main regulator ( 13 ) to a further regulator, which acts as a current mode regulator ( 15 ) for the primary current of the Main transformer ( 3 ) is used ( Fig. 2). 9. Inverter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptregler (13) sowohl einen Stromregler (20) als auch einen Spannungsregler (21) aufweist, die in einer Ablöseschaltung (30) so verknüpft sind, dass derjenige die Führung übernimmt, welcher das kleine Führungssignal (14) erzeugt. 9. Inverter according to claim 8, characterized in that the main regulator ( 13 ) has both a current regulator ( 20 ) and a voltage regulator ( 21 ) which are linked in a detachment circuit ( 30 ) so that the one who takes over the leadership small guide signal ( 14 ) generated. 10. Inverter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptregler (13) als Digitalregler mit handelsüblichen Mitteln der Prozessortechnik aufgebaut ist und dass das abgegebene analoge Führungssignal (14) über einen Digital- Analog-Wandler erzeugt als Strom-Sollwert dem Current-mode-Regler (15) zuführbar ist. 10. Inverter according to claim 8 or 9, characterized in that the main controller ( 13 ) is constructed as a digital controller with commercially available means of processor technology and that the analog command signal ( 14 ) emitted via a digital-to-analog converter generates the current as the current setpoint -mode controller ( 15 ) can be fed. 11. Inverter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Betrages (22) des Istwertes des Primärstromes für den Current-mode-Regler (15) der Istwert (42) des Primärstromes vom Kompensations-Stromwandler (4) mit einem Betragsbildner (23) gleichgerichtet ist. 11. Inverter according to one of claims 8 to 10, characterized in that to form the amount ( 22 ) of the actual value of the primary current for the current mode controller ( 15 ), the actual value ( 42 ) of the primary current from the compensation current transformer ( 4 ) is rectified with an amount generator ( 23 ). 12. Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Halbbrückenschaltung (1a, 1b) ein Oszillator (24) mit nachgeschaltetem Pulsgenerator (25) zugeordnet ist, um Ansteuerimpulse für zugeordnete Flip-Flop-Speicher (26a, 26b) zu erzeugen, die abwechselnd setz- und rücksetzbar sind, und
dass mit dem Setzen und Rücksetzen dieser Flip-Flop-Speicher (26a, 26b) nachgeschaltete Ansteuerschaltkreise (28a, 28b) die Schalttransistoren (10) der zugeordneten Halbbrückenschaltung (1a 1b) ein- und ausschaltbar sind.
12. Inverter according to one of claims 1 to 11, characterized in
that each half-bridge circuit ( 1 a, 1 b) is assigned an oscillator ( 24 ) with a downstream pulse generator ( 25 ) in order to generate control pulses for assigned flip-flop memories ( 26 a, 26 b) which can be alternately set and reset , and
that with the setting and resetting of these flip-flop memories ( 26 a, 26 b) downstream control circuits ( 28 a, 28 b), the switching transistors ( 10 ) of the associated half-bridge circuit (1a 1b) can be switched on and off.
13. Inverter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Komparator (27) den Eingang des Current-mode-Reglers (15) bildet,
dass der Komparator (27) den Betrag (22) des Istwertes des Primärstromes mit der Amplitude des Führungssignals (14) vergleicht, und
dass der überwiegende Betrag (22) des Istwertes des Primärstromes die Flip-Flop-Speicher (26a, 26b) zurücksetzt und die Transistoren (10) der jeweils aktiven Halbbrückenschaltung (1a, 1b) ausschaltet.
13. Inverter according to one of claims 8 to 12, characterized in
that a comparator ( 27 ) forms the input of the current mode controller ( 15 ),
that the comparator ( 27 ) compares the amount ( 22 ) of the actual value of the primary current with the amplitude of the command signal ( 14 ), and
that the predominant amount ( 22 ) of the actual value of the primary current resets the flip-flop memories ( 26 a, 26 b) and switches off the transistors ( 10 ) of the respectively active half-bridge circuit ( 1 a, 1 b).
14. Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Versorgungsspannung (40) beide Halbbrückenschaltungen (1a, 1b9 speist (Fig. 3). 14. Inverter according to one of claims 1 to 13, characterized in that a common supply voltage ( 40 ) feeds both half-bridge circuits (1a, 1b9 ( Fig. 3). 15. Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Halbbrückenschaltung (1a, 1b) eine getrennte Versorgungsspannung (40a, 40b) zugeordnet ist und
dass die beiden Versorgungsspannungen (40a, 40b) in Reihe geschaltet sind (Fig. 4).
15. Inverter according to one of claims 1 to 13, characterized in
that each half-bridge circuit ( 1 a, 1 b) is assigned a separate supply voltage ( 40 a, 40 b) and
that the two supply voltages ( 40 a, 40 b) are connected in series ( Fig. 4).
16. Inverter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
dass der Reihenschaltung der Versorgungsspannungen (40a, 40b) eine Überwachungsschaltung (29) zugeordnet ist, die die Symmetrie des kapazitiven Mittelanschlusses (32) in Bezug auf die positive Versorgungsspannung (33) und die negative Versorgungsspannung (34) misst, und
dass das Ausgangssignal (35) der Überwachungsschaltung (29) die Asymmetrie und die Richtung derselben kennzeichnet.
16. Inverter according to claim 15, characterized in
that the series connection of the supply voltages ( 40 a, 40 b) is assigned a monitoring circuit ( 29 ) which measures the symmetry of the capacitive center connection ( 32 ) with respect to the positive supply voltage ( 33 ) and the negative supply voltage ( 34 ), and
that the output signal ( 35 ) of the monitoring circuit ( 29 ) characterizes the asymmetry and the direction thereof.
17. Inverter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (35) der Überwachungsschaltung (29) die Ansteuerimpulse derjenigen Halbbrückenschaltung (1a, 1b), die von der im Moment kleineren Versorgungsspannung (40a oder 40b) gespeist ist, blockiert oder verkürzt, bis die Symmetrie der Versorgungsspannungen (40a, 40b) wieder hergestellt ist. 17. Inverter according to claim 16, characterized in that the output signal ( 35 ) of the monitoring circuit ( 29 ), the control pulses of that half-bridge circuit ( 1 a, 1 b), which is fed by the currently smaller supply voltage ( 40 a or 40 b), blocked or shortened until the symmetry of the supply voltages ( 40 a, 40 b) is restored. 18. Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b), die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen (3a, 3b) eines Haupttransformators (3) treiben, bei dem an der Sekundärwicklung (3c) des Haupttransformators (3) ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Halbbrückenschaltungen (1a, 1b) und ein Haupttransformator (3), eventuell versehen mit den sättigbaren Induktivitäten (5a, 5b), sowie ein Stromwandler (4) und ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6), eventuell versehen mit den sättigbaren Zusatz-Induktivitäten (8a, 8b), zu dem Leistungsteil (2) zusammengefasst sind. 18. Inverter with two asymmetrical half-bridge circuits ( 1 a, 1 b), which alternately drive two separate primary windings ( 3 a, 3 b) of a main transformer ( 3 ), in which a current flows on the secondary winding ( 3 c) of the main transformer ( 3 ) -Doppler rectifier ( 6 ) is connected, characterized in that two half-bridge circuits ( 1 a, 1 b) and a main transformer ( 3 ), possibly provided with the saturable inductors ( 5 a, 5 b), and a current transformer ( 4 ) and a current doubler rectifier ( 6 ), possibly provided with the saturable additional inductors ( 8 a, 8 b), are combined to form the power section ( 2 ). 19. Inverter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsteil (2) mit einem Ansteuerübertrager (12), Ansteuerschaltkreisen (28) und einem Current-mode-Regler (15) ein Teilsystem (49) bilden. 19. Inverter according to claim 18, characterized in that a power unit ( 2 ) with a drive transformer ( 12 ), drive circuits ( 28 ) and a current mode controller ( 15 ) form a subsystem ( 49 ). 20. Inverter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Teilsysteme (49) parallelgeschaltet gemeinsam versorgt sind (Klemmen 33 und 34) und einen gemeinsamen Ausgang (Klemmen 47 und 48) aufweisen, und
dass das Führungssignal (14) den Eingängen aller Current-mode-Regler (15) der Teilsysteme (45) zugeführt ist, wobei dieses identische Führungssignal (14) von einem gemeinsamen Hauptregler (13) des Gesamtsystems erzeugt ist und der Istwert (16) des Ausgangsstromes den Strom des Gesamtsystems darstellt.
20. Inverter according to claim 19, characterized in
that several subsystems ( 49 ) connected in parallel are supplied together (terminals 33 and 34 ) and have a common output (terminals 47 and 48 ), and
that the reference signal (14) to the inputs of all current-mode controller (15) of the subsystems (45) is supplied, said identical pilot signal (14) from a common master controller (13) of the entire system is generated and the actual value (16) of the Output current represents the current of the overall system.
21. Inverter nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
dass der Oszillator (24) mit nachgeschaltetem Pulsgenerator (25) für alle Teilsysteme (49) gemeinsam ist und
dass das Setzen der Flip-Flop-Speicher (26a, 26b) für die verschiedenen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b) auf möglichst viele phasenversetzte Zeitpunkte verteilt ist, um die Welligkeit des Ausgangsstromes zu minimieren.
21. Inverter according to one of claims 12 to 20, characterized in that
that the oscillator ( 24 ) with a downstream pulse generator ( 25 ) is common to all subsystems ( 49 ) and
that the setting of the flip-flop memories ( 26 a, 26 b) for the different half-bridge circuits ( 1 a, 1 b) is distributed over as many phase-shifted times as possible in order to minimize the ripple of the output current.
22. Inverter nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leistungsteil (2) eingangsseitig (Klemmen 33 und 34) eine an sich bekannte Hochsetzsteller-Schaltung (36) mit Netzgleichrichter (37) vorgeschaltet ist, über die die Stromaufnahme aus dem Versorgungsnetz (38) steuerbar ist. 22. Inverter according to one of claims 18 to 21, characterized in that the power section ( 2 ) on the input side (terminals 33 and 34 ) is connected upstream of a step-up converter circuit ( 36 ) known per se with a mains rectifier ( 37 ), via which the current consumption is switched off the supply network ( 38 ) is controllable. 23. Inverter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochsetzsteller-Schaltung (36) großer Leistung aus mehreren Teil-Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) kleinerer Leistung in Parallelschaltung gebildet ist. 23. Inverter according to claim 22, characterized in that the step-up converter circuit ( 36 ) of high power is formed from a plurality of step-up converter circuits ( 36 a, 36 b) of smaller power in parallel connection. 24. Inverter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass den Teil-Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) ein Sollwertsignal für den Sollwert (41) des Eingangsstromes zuführbar ist, das für alle Teil- Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) identisch ist. 24. Inverter according to claim 23, characterized in that the partial step-up converter circuits ( 36 a, 36 b) can be supplied with a setpoint signal for the setpoint ( 41 ) of the input current, which for all partial step-up converter circuits ( 36 a, 36 b) is identical. 25. Inverter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) phasenversetzt ansteuerbar sind, um die Welligkeit des Eingangsstromes zu reduzieren. 25. Inverter according to claim 4, characterized in that the partial step-up converter circuits ( 36 a, 36 b) can be driven out of phase in order to reduce the ripple of the input current. 26. Inverter nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Takterzeugungssystem für die Leistungsteile (2) und die Teil- Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) miteinander synchronisiert sind und sich aus dem gemeinsamen Oszillator (24) und dem gemeinsamen Pulsgenerator (25) abgeleitet sind. 26. Inverter according to one of claims 18 to 25, characterized in that the clock generation system for the power units ( 2 ) and the step-up converter circuits ( 36 a, 36 b) are synchronized with each other and from the common oscillator ( 24 ) and the common pulse generator ( 25 ) are derived. 27. Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbbrückenschaltungen (1a, 1b) vier Transistoren (10a, 10b, 10c, 10d) mit einem einzigen Ansteuerübertrager (12) aufweisen, der mit einer Primärwicklung (12a) und vier getrennten Sekundärwicklungen (12b, 12c, 12d, 12e) versehen ist. 27. Inverter according to one of claims 1 to 26, characterized in that the half-bridge circuits ( 1 a, 1 b) have four transistors ( 10 a, 10 b, 10 c, 10 d) with a single drive transformer ( 12 ) with a primary winding ( 12 a) and four separate secondary windings ( 12 b, 12 c, 12 d, 12 e) is provided. 28. Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbbrückenschaltungen (1a, 1b) mit Transistoren vom Typ MOSFET aufgebaut sind. 28. Inverter according to one of claims 1 to 27, characterized in that the half-bridge circuits ( 1 a, 1 b) are constructed with transistors of the MOSFET type. 29. Inverter nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Leistungsteil (2) mit vorgesetzter Hochsetzsteller-Schaltung (36) eine mechanische Modulbaugruppe (44) bildet,
dass mehrere, derartige Modulbaugruppen (44) und dass diese Modulbaugruppen (44) durch eingangsseitige (Klemmen 45 und 46 des Gleichrichters) und ausgangsseitig (Klemmen 47 und 48 der Ausgangsanschlüsse) Parallelschaltung zu einer Leistungskomponente hoher Gesamtleistung zusammengefasst sind.
29. Inverter according to one of claims 18 to 28, characterized in
that a power unit ( 2 ) with a step-up converter circuit ( 36 ) in front forms a mechanical module assembly ( 44 ),
that several such module assemblies ( 44 ) and that these module assemblies ( 44 ) are combined in parallel on the input side (terminals 45 and 46 of the rectifier) and on the output side (terminals 47 and 48 of the output connections) to form a power component of high overall power.
30. Inverter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass jede Modulbaugruppe (44) ein eigenes Kühlprofil besitzt. 30. Inverter according to claim 29, characterized in that each module assembly ( 44 ) has its own cooling profile.
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