DE1166925B - Einrichtung zur Erzeugung mehrphasiger Wechselspannungen aus Gleichspannungen - Google Patents

Description

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation, East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.) Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Rudy P. Putkovich, Export, Pa.,

Thomas M. Corry, Monroeville, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. Januar 1958 (710934)

TX- c c α u ·&<. ■ τ·· ■ u τ- Einrichtung zur Erzeugung mehrphasiger

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeu- „_r , , X ■ ■.

gung mehrphasiger, insbesondere rechteckförmiger Wechselspannungen aus Gleichspannungen

Wechselspannungen aus Gleichspannungen unter
Verwendung ausschließlich ruhender, steuerbarer
Schaltungselemente, vorzugsweise Transistoren, als 5
Schaltmittel in einer der Phasenzahl entsprechenden
Zahl von Wechselrichtern, wobei Phasenverschiebungsmittel zum Verschieben der Ausgangsspannungen der einzelnen Wechselrichter um einen der
Phasenzahl entsprechenden Phasenwinkel vorgesehen io
sind. Jeder Wechselrichter besteht aus einem Transformator und zwei Schaltmitteln, die in Steuerabhängigkeit vom Transformator gebracht sind und die
eine Gleichspannung abwechselnd an eine der zwei
Primärwicklungen des Transformators anlegen, so 15
daß an der Sekundärwicklung eine Wechselspannung
auftritt, die im allgemeinen rechteckförmigen Verlauf
hat. Die bekannten Einrichtungen dieser Art haben
dabei eine gegenseitige Abhängigkeit, d. h. eine gegenseitige Steuerbeeinflussung der einzelnen Wechsel- 20
richter und weisen somit keinen ausgeprägten Führungswechselrichter auf, der die anderen Wechselrichter als abhängige Folgewechselrichter steuert. 2 Diese bekannten Einrichtungen sind hinsichtlich der

Zahl der Transformatoren und ihrer Wicklungen 25 Die Fig. 1, 2 und 4 zeigen Anordnungen zur sowie der notwendigen Drosseln aufwendig und daher Erzeugung dreiphasiger Wechselspannungen aus teuer und auch in gewissem Maße störanfälliger. Gleichspannung,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der an

Nachteile dieser bekannten Einrichtungen auf ein- verschiedenen Teilen der Anordnungen nach Fig. 1 fache Weise zu beseitigen und einwandfrei arbeitende 3° und 2 auftretenden Spannungen. Wechselrichter zu schaffen unter Einsparung der In Fig. 1 ist die gesamte Schaltungsanordnung

hierzu notwendigen Schaltelemente. Die Lösung der mit 1 bezeichnet; sie enthält drei jeweils von einer Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß Gleichspannungsquelle gespeiste Wechselrichter 3, zur Frequenzsteuerung der Einrichtung ein Wechsel- 3 α und 3 b. Am Ausgang jedes Wechselrichters kann richter als von den übrigen unabhängiger Führungs- 35 eine rechteckförmige Wechselspannung abgenommen wechselrichter ausgebildet und hierzu eine zusatz- werden. Die Frequenz der Wechselspannungen ist der liehe, in Reihe mit einer veränderbaren Impedanz im Größe der Gleichspannungen proportional. Die Steuerkreis beider Schaltmittel des Führungswechsel- Phasenzahl ist gleich der Zahl der Wechselrichter, richters angeordnete Transformatorwicklung enthält Die drei Wechselrichter 3, 3 a und 3 b haben gleichen und daß die hinsichtlich ihrer Impedanz von der 40 Aufbau und Wirkungsweise, so daß lediglich der Ausgangsspannung des Führungswechselrichters bzw. Wechselrichter 3 näher beschrieben werden braucht, des vorangehenden Folgewechselrichters abhängigen Der Wechselrichter 3 dient zur Steuerung der

Phasenverschiebungsmittel der Folgewechselrichter beiden anderen Wechselrichter 3 a und 3 b und ist zum Schalten der Schaltmittel der Folgewechselrichter nachfolgend als Führungswechselrichter bezeichnet, mitbenutzt sind und hierzu im Steuerkreis der Schalt- 45 während die von ihm gesteuerten abhängigen Wechselmittel angeordnet sind. Vorzugsweise werden als ver- richter 3 α und 3 b nachfolgend als Folgewechseländerbare Impedanz zum Schalten und/oder Phasen- richter bezeichnet sind. Der Führungswechselrichter 3 verschieben sättigbare Eisendrosseln benutzt, deren wird von einer Gleichspannungsquelle 5 gespeist. Er Eisenkerne rechteckförmige Hysteresisschleifen haben. wandelt die Gleichspannung in eine Wechselspannung Weitere Einzelheiten sind an Hand mehrerer in 50 um, die an den Ausgangsklemmen 7, 9 liegt. Der der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des Führungswechselrichter 3 enthält einen Transformator Gegenstandes der Erfindung näher erläutert. 11, dessen Kern 13 zur Erzielung guter Betriebs-

eigenschaften im ungesättigten Bereich betrieben wird. Der Kern 13 kann aus beliebigem Material, wie z. B. aus Siliziumstahl, bestehen.

Zur Magnetisierung des Kernes 13 dient eine aus zwei Teilwicklungen 17 und 19 bestehende Primärwicklung 15. Eine Sekundärwicklung 21 hat die Ausgangsklemmen 7 und 9.

Die Teilwicklungen 17 und 19 sind durch Parallel-

jeder Umkehrung der Polarität der in der Wicklung 31 induzierten Spannung zu verhüten.

Somit öffnet der Schalttransistor 27 entsprechend dem von der Gleichspannungsquelle 5 herrührenden Strom über Emitter und Basis den den Kondensator 45 und den Widerstand 47 enthaltenden Stromkreis. Sobald der Schalttransistor 27 offen ist, fließt ein von der Gleichspannungsquelle 5 herrührender Strom durch die Teilwicklung 17 und erzeugt eine magneto-

pfade 23 und 25 so mit der Gleichspannungsquelle 5

verbunden, daß eine Magnetisierung des Kernes 13 io motorische Kraft, die einen entsprechenden magne-

in beiden Richtungen möglich ist. Zwei Schalttran- tischen Fluß im Kern 13 hervorruft. Dieser Fluß

sistoren 27 und 29 dienen zur Steuerung der Erregung induziert in den Wicklungen 31 und 33 Spannungen

der Teilwicklungen 17 und 19. Die Schalttransistoren mit den durch die Plus- und Minuszeichen angegebe-

sind hierzu mit ihren Emitter-Kollektor-Elektroden in nen Polaritäten. Dadurch wird der Schalttransistor

die Parallelpfade 23 und 25 eingefügt. Es können 15 27 weiter offengehalten, und der Schalttransistor 29

Transistoren vom p-n-p-Typ oder vom n-p-n-Typ wirkt weiterhin sperrend.

verwendet werden. Die stets entgegengesetzte Betriebszustände aufweisenden Schalttransistoren 27 und 29 arbeiten als Steuerschalter, wobei die Betriebs-

Der Fluß induziert ferner in der Wicklung 35 eine Spannung der angegebenen Polarität, die einen Strom durch den die Wicklungen 31, 33 und 41 sowie die

zustände beider Schalttransistoren in bekannter Weise 20 Widerstände 43 und 44 enthaltenden Stromkreis

treibt. Bei ungesättigtem Kern 39 der Eisendrossel 37 ist dabei die Impedanz der Wicklung 41 sehr hoch, so daß im wesentlichen die ganze Spannung der Wicklung 35 an der Wicklung 41 liegt.

Dieser Zustand hält so lange an, bis der Kern 39 in Sättigung geht und die impedanz der Wicklung 41 auf einen sehr kleinen Wert absinkt. Dabei treten an den Widerständen 43 und 44 Spannungsabfälle mit den angezeigten Polaritäten auf. Diese Spannungen

periodisch umkehrbar sind.

Zur Steuerung der Schalttransistoren 27 und 29 dienen auf dem Kern 13 aufgebrachte Hilfswicklungen 31 und 33. Die beiden Hilfswicklungen liefern die zur Schaltbereitschaft der Schalttransistoren nötigen Basisspannungen. Zum eigentlichen Schalten der Schalttransistoren ist eine auf dem Kern 13 angeordnete Wicklung 35 einerseits an die Basis des Schalttransistors 29 angeschlossen und andererseits

über die Wicklung 41 einer Eisendrossel 37 mit 30 werden den Schalttransistoren 27 und 29 so zugeführt, sättigbarem Eisenkern 39 — der vorzugsweise aus so daß der Schalttransistor 27 sperrt und der Schalteinem Material mit rechteckförmiger Hysteresis- transistor 29 öffnet. Der beschriebene periodisch sich schleife besteht — an die Basis des Schalttransistors wiederholende Vorgang ist mit dem öffnen des Schalt-27 angeschlossen. Die Wicklungen 31, 33, 35 und 41 transistors 29 beendet. Es tritt ein dauerndes Schwinsind in Reihe geschaltet, wobei zwischen den Wick- 35 gen des Wechselrichters 3 auf, wobei in der Sekundärlungen 31 und 33 zwei Widerstände 43 und 44 in wicklung 21 des Transformators 11 eine rechteck-Reihe liegen. Die Emitter beider Schalttransistoren
sowie der Pluspol der Gleichspannungsquelle 5 sind
an die Verbindung zwischen beiden Widerständen 43
und 44 angeschlossen. Ein Kondensator 42 liegt par- 40
allel zur Wicklung 41 und dient zur Verringerung der
an den Schalttransistoren während der Schalttätigkeit
auftretenden Spannungsspitzen.

Die Wirkungsweise des Führungswechselrichters 3
ist folgende: Wenn die Gleichspannungsquelle 5 durch 45 zustandes der Schalter übernimmt, ist festgestellt nicht dargestellte Schaltmittel eingeschaltet ist, dann worden, daß bei Sättigung ein hoher Magnetisierungswird einer der beiden Schalttransistoren 27 und 29 strom während des Schaltvorganges auftritt. Nach der leitend, und die Einrichtung beginnt zu arbeiten. In Erfindung sind aber zwei sättigbare Kerne je Wechselmanchen Fällen, insbesondere wenn der Wechsel- richter vorgesehen, was eine Verringerung der Magnerichter belastet ist, kann es vorkommen, daß keiner 50 tisierungsströme beim Schaltübergang ergibt, so daß der Schalttransistoren öffnet. Die Startwilligkeit hängt der Energieverlust im Transistor beträchtlich verminvom Vorhandensein einer ausreichenden Ungleichheit dert wird. Daraus ergibt sich ein höherer Wirkungsder Stromkreise und von der Verstärkung der Schalt- grad des Wechselrichters 3.

transistoren ab. Bei Verwendung von Schalttransi- Die bauliche Übereinstimmung der Folgewechselstoren mit größerer Verstärkung wird der Wechsel- 55 richter3α und 2>b mit dem Führungswechselrichters richter auch bei Belastung sicher starten. Zum Ver- kommt dadurch zum Ausdruck, daß die entsprechenringern des zum Starten sicher ausreichenden Ver- den Teile mit den gleichen Bezugszeichen unter Stärkungsfaktors werden gemäß einer Weiterbildung Hinzufügung der Indizes α bzw. b versehen sind. Um der Erfindung Mittel zur vorzätzlichen Herbeiführung eine dreiphasige Ausgangswechselspannung zu ereiner Ungleichheit vorgesehen. Zu diesem Zweck 60 zielen, werden die Folgewechselrichter 2>a und 3 b kann eine Impedanz zwischen der negativen Klemme durch den Führungswechselrichter 3 so gesteuert, daß der Gleichspannungsquelle 5 und der Basis eines der die Wechselspannungen der einzelnen Wechselrichter Transistoren angeordnet sein. In Fig. 1 ist hierzu jeweils um 120° gegeneinander versetzt sind, ein Kondensator 45 zwischen der negativen Klemme Gemäß der Erfindung enthält die Anordnung 1 von

der Gleichspannungsquelle 5 und der Basis des Tran- 65 den Wechselspannungen gesteuerte Phasenverschie-

förmige Wechselspannung induziert wird, deren Frequenz proportional der Spannung der Gleichspannungsquelle 5 ist.

Mit der obengenannten Schaltanordnung ergibt sich eine verbesserte Arbeitsweise des Wechselrichters 3. In früheren Anordnungen, wo ein einzelner sättigbarer Magnetkern beide Wirkungen, nämlich die Schalttätigkeit und die Aufrechterhaltung des Schalt-

sistors 27 angeordnet. Ein entsprechend gewählter Widerstand 47 ist dem Kondensator 45 vorgeschaltet,
um das Fließen eines übermäßigen Basisstromes bei

bungsmittel, die eine Phasenverschiebung zwischen den Wechselspannungen der Folgewechselrichter und des Führungswechselrichters erzwingen. Da die Fre-

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quenz der Wechselspannungen durch die Kippfrequenz Spannungsquelle 5. Dagegen sind die Phasenbeziehunder Schalttransistoren bestimmt ist, wird die vor- gen zwischen den Wechselspannungen der Wechselgenannte Anordnung eine Dreiphasenspannung erzeu- richter 3 und 3 α von Veränderungen der Größe

gen, bei der jede Phasenspannung um 120° gegen die dieser Spannung unabhängig. Die Spannungsabfälle

andere verschoben ist. 5 an den Widerständen 57 und 59 sind vorteilhaft etwas

Zur besagten Phasenverschiebung zwischen den größer als die Anplituden der in den Wicklungen 31 a

Wechselspannungen der Wechselrichter 3 und 3 a sind und 33 a induzierten Spannungen gehalten. Dadurch

beide über eine sättigbare Eisendrossel 49 miteinander wird eine bessere und sicherere Schalttätigkeit der

gekoppelt. Die Eisendrossel 49 besitzt einen sättig- Transistoren erreicht.

baren Kern 51, der aus einem Material mit einer im io Die Wechselspannung am Folgewechselrichter 3 b wesentlichen rechteckigen Hysteresisschleife besteht. muß gegen die Wechselspannung des Führungs-Der Kern 51 trägt eine Wicklung 53. Je nach der Wechselrichters 3 eine Phasenverschiebung von 240° Erregung derselben wird der Kern mehr oder weniger haben. Zu diesem Zweck wird der Folgewechselgesättigt. Die Wicklung 53 ist in Reihe mit einer richter 3 b von einer zweiten Sekundärwicklung 67 speisenden zweiten Sekundärwicklung 55 des Trans- 15 des Folgewechselrichters 3 α unter Einfügung einer formators 11 des Führungswechselrichters 3 ge- weiteren sättigbaren Eisendrossel 61 erregt. Zur Umschaltet. Ferner liegen in Reihe mit der Wicklung 53 magnetisierung der Eisendrossel 61 wird eine einer zwei Hilf swicklungen 31a und 33 a des Transforma- Phasenverschiebung von 120° gegenüber der Wechseltors 13 a sowie zwei Widerstände 57 und 59. Die spannung des Folgewechselrichters 3 α entsprechende Verbindung zwischen beiden Widerständen ist mit 20 Zeit benötigt. Die Eisendrossel 61 stimmt völlig mit den Emittern der beiden Schalttransistoren 27 a und der Eisendrossel 51 überein. Sie enthält einen Magnet-29 a und dem Pluspol der Gleichspannungsquelle 5 a kern 63 und eine Wicklung 65. Widerstände 69 und 71 verbunden. sind wiederum in Reihe mit einer Wicklung 31 b Wenn der Schalttransistor 27 des Führungswechsel- bzw. 33 & zu der Wicklung 65 geschaltet. Die Wirrichters 3 stromdurchlässig ist, wird eine Spannung 25 kungsweise und der Effekt der Eisendrossel 61 ist wie in der Wicklung 55 mit der angezeigten Polarität bei der Eisendrossel 49.

induziert. Diese Spannung treibt einen Strom durch Um die Folgewechselrichter 3 a und 3 ft mit dem

die Wicklung 53. Der anfangs ungesättigte Kern 51 Führungswechselrichter 3 sicher nach wenigen Arbeits-

bewirkt eine große Impedanz der Wicklung 53, so takten zu synchronisieren, ist es wünschenswert, daß

daß im wesentlichen die gesamte Spannung der 30 die Folgewechselrichter ungesteuerte Schwingungen

Sekundärwicklung 55 an der Wicklung 53 liegt. Mit durchführen, deren Frequenzen etwas kleiner als die

der Sättigung des Kernes 51 wird die Impedanz der Schwingungsfrequenz des Führungswechselrichters

Wicklung 53 stark verringert, so daß die in der sind.

Sekundärwicklung 55 induzierte Spannung jetzt an An Stelle der drei Gleichspannungsquellen 5, 5 a

den Widerständen 57 und 59 mit den angezeigten 35 und Sb in F i g. 1 können die Wechselrichter 3, 3 α

Polaritäten auftritt. Diese Spannungen haben eine und 3 b von einer gemeinsamen Gleichspannungs-

solche Größe und Polarität, daß der Schalttransistor quelle gespeist werden. Als Gleichspannungsquelle

27 a öffnet und der Schalttransistor 29 a sperrt. Es ist kann jede herkömmliche, beispielsweise eine Batterie,

zu bemerken, daß die positive Halbwelle des Folge- verwendet werden.

Wechselrichters 3a erst nach Sättigung des Kernes 51 40 In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des beginnt. Weiterhin ist die Wicklung 53 unerregt bis Gegenstandes der Erfindung gezeigt. Die Gesamtzum Beginn der positiven Halbwelle des Führungs- anordnung ist mit la bezeichnet. Die drei Wechselwechselrichters 3. Infolgedessen ist die Größe der richter 3, 3 a und 3 b sind von gleicher Ausführung Phasenverschiebung zwischen den Wechselspannun- wie die in Fig. 1, jedoch in anderer Weise miteingen der Wechselrichter 3 und 3 α durch die Zeit be- 45 ander verbunden. Die Folgewechselrichter 3 α und 3 b stimmt, die benötigt wird, um den Kern von der sind beide unmittelbar von der Wechselspannung des positiven Sättigung in die negative Sättigung, oder Führungswechselrichters 3 gesteuert, umgekehrt, zu bringen. Diese Zeit hängt von der Hierzu enthält der Führungswechselrichter 3 noch Magnetisierungsfläche des Kernes 51, vom Sättigungs- zwei weitere Sekundärwicklungen 73 und 75, deren fluß des Kernes 51, von der Windungszahl der Wick- 50 Wicklungssinn so gewählt ist, daß die angezeigten lung 53 und von der in der Sekundärwicklung 55 Polaritäten entgegengesetzter Richtung auftreten. Die induzierten Spannung ab. Durch entsprechende Ab- genannten Sekundärwicklungen sind über je eine Stimmung der verschiedenen Komponenten aufein- sättigbare Eisendrossel 77 bzw. 79 mit den Folgeander kann die zur Urnrnagnetisierung des Kernes 51 wechselrichtern 3 α und 3 b zum Steuern bzw. Vornotwendige Zeit gleich einem Drittel der Periode des 55 bereiten der Schaltvorgänge verbunden. Dabei muß Wechselstromes des Führungswechselrichters 3 ge- ζ. B. die Wechselspannung des Folgewechselrichmacht werden. In diesem Fall tritt am Folgewechsel- ters3a um 120°, die Wechselspannung des Folgerichter 3 α eine Wechselspannung auf, die um 120° Wechselrichters 3 b um 240° gegen die Wechselspanelektrisch gegenüber der des Führungswechsel- nung des Führungswechselrichters 3 verschoben sein, richters 3 versetzt ist. 60 Hierzu dienen eine Eisendrossel 77 mit einer Sätti-Da, wie gesagt, die zur Ummagnetisierung des gungszeit, die 120° einer Periode der Wechselspan-Kernes 51 notwendige Zeit auch von der Wechsel- nung des Führungswechselrichters 3 entspricht, und spannung an der Sekundärwicklung 55 abhängt, haben eine Eisendrossel 79 mit einer Sättigungszeit, die 60° Änderungen der Spannung der Gleichspannungs- einer Periode des Führungswechselrichters 3 entquelle 5 eine Änderung dieser Ummagnetisierungszeit 65 spricht, sowie einander entgegengepolte Spannungen zur Folge. Ebenfalls ist auch die Frequenz der der Wicklungen 73 und 75. Damit wird eine zusätz-Wechselspannung des Führungswechselrichters 3 ab- liehe Verschiebung von 180° erhalten, so daß eine "tosngig, "von. aet Größe der Spannung der Gleich- Gesamtverschiebung von 240° gegeben ist. Die Wir-

kungsweise der Anordnung nach F i g. 2 ist völlig übereinstimmend mit der bereits beschriebenen Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1.

In den F i g. 3 a bis 3 e sind zeitliche Funktionen von Spannungen der Einrichtungen nach F i g. 1 und 2 gezeigt, wenn die verschiedenen Wechselrichter synchron arbeiten. Die F i g. 3 a bis 3 e gelten für das Zusammenarbeiten der Wechselrichter 3 und 3 a.

Jn Fig. 3a stellt die Kurve89 den rechteckförmigen Wechselspannungsverlauf am Ausgang des Führungswechselrichters 3 dar.

In F i g. 3 b stellt die gezeigte Kurve 91 den Verlauf der Spannung dar, die an der Wicklung 83 der Eisendrossel77 in Fig. 2 auftritt. Diese Spannung ist ebenfalls rechteckförmig und hat ein Zeitintervall in jeder Periode, in der die Spannung Null ist. Während dieses Zeitintervalles ist die Eisendrossel 77 gesättigt, und die Wicklung 83 hat eine sehr geringe Impedanz, so daß an ihr praktisch keine Spannung auftritt. Es ist zu bemerken, daß dieses Zeitintervall 120° einer Periode der in F i g. 3 a dargestellten Wechselspannung entspricht.

In Fig. 3c sind zwei Kurven93 und 95 dargestellt, die die Phasensperrspannungen darstellen, die an den Transistoren 27 a und 29 a des Folgewechselrichters 3 a auftreten. Die gestrichelte Kurve 93 gilt für die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors 27 a, während die ausgezogene Kurve 95 die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors 29 a darstellt. Diese beiden Spannungen sind in Gegenphase. Während der Zeit, in der die Eisendrossel 77 in Sättigung geht, sind die Spannungen 93 und 95 praktisch gleich Null. Wenn die Eisendrossel gesättigt ist, erreichen die Phasensperrspannungen einen negativen und positiven Wert und behalten diese Werte so lange bei, bis die Sättigung infolge einer Umkehrung der Polarität der Wechselspannung des Führungswechselrichters zum Verschwinden gebracht wird.

Die Kurven 97 und 99 in F i g. 3 d stellen den Verlauf der Spannungen dar, die an den Hilfswicklungen 31 α und 33 α des Folgewechselrichters 3 α auftreten. Die gestrichelt gezeichnete Linie 97 gibt die Spannung an der Wicklung 31 α wieder, während die ausgezogene Linie 99 die Spannung an der Wicklung 33 α darstellt. Die Spannungen nach den Kurven 97 und 99 kehren ihre Polarität zu einer Zeit um, wo die Spannungen nach den Kurven 93 und 95 von dem Wert Null auf einen positiven oder negativen, dem Sättigungszustand entsprechenden Wert ansteigen; sie behalten ihre umgekehrte Polarität, auch wenn die Spannungen nach den Kurven 93 und 95 zu Null geworden sind. Die Spannungen nach den Kurven 93 und 95 sind in ihren Höchstwerten etwas größer als die Amplituden der Spannungen nach den Kurven 97 und 99. Dadurch wird eine einwandfreie Schalttätigkeit der Transistoren herbeigeführt.

In Fig. 3e ist die Wechselspannung des Folgewechselrichters 3 α mit 101 bezeichnet. Diese Spannung kehrt ihre Polarität jedesmal um, wenn die Spannungen 97 und 99 an den Hilfswicklungen 31a und 33 a ihre Polaritäten umkehren. Daher ist in diesem Zeitpunkt die Richtung der Magnetisierung der davon abhängigen Transformatorkerne ebenfalls umgekehrt. Zum Vergleich der Fig. 3a mit 3e ist zu bemerken, daß der Beginn der positiven Halbwellen der Spannung 101 gegenüber dem Beginn der positiven Halbwellen der Spannung 89 wie gewünscht um 120° nacheilt. Die Spannungen am Folgewechselrichter 3 b sind entsprechend, wobei die Wechselspannung des Folgewechselrichters 2>b gegenüber der Wechselspannung des Führungswechselrichters 3 um 240° nacheilt.

In F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung gezeigt. Es dient zur Erzeugung von drei Wechselspannungen in Dreieckschaltung. Die drei Wechselrichter 3, 3 α und 3 b sind genauso ausgebildet wie die nach den Fig. 1 und 2.

Die Zusammenschaltung wird so vorgenommen, daß die algebraische Summe der einzelnen Wechselspannungen in jedem Moment gleich Null ist. Bei dieser Anordnung werden hohe Oberwellen, wie sie sonst bei nicht sinusförmigen Wechselspannungen nach Fig. 3a auftreten wurden, vermieden. Im Ausführungsbeispiel werden Wechselspannungen mit einer Wellenform nach Fig. 3b erzeugt. Da die drei Spannungen mit einer Wellenform nach Fig. 3b jeweils um 120° gegeneinander verschoben sind, ist ihre algebraische Summe in jedem Augenblick gleich Null.

Zur Erzeugung der einzelnen Wechselspannungen nach Fig. 3b dienen sättigbare Eisendrosseln 103, 105 und 107, die mit den Wechselrichtern 3, 3 a und 3 b verbunden sind. Es wird daran erinnert, daß die in F i g. 3 b gezeigte Spannung 91 an der Wicklung 83 auftritt. Bei Einfügung einer zusätzlichen Wicklung auf jeden Kern der Eisendrosseln werden Spannungen an diesen auftreten, die die gleiche Wellenform haben, wie sie an der Eingangswicklung jeder Eisendrossel erscheinen.

Die Eisendrosseln haben sättigbare Magnetkerne 109, 111, 113 mit einer vorzugsweise rechteckförmigen Hysteresisschleife. Außer den Eingangsklemmen 115, 117 und 119, die in Reihe mit Sekundärwicklungen 121, 123, 125 der Transformatoren 11, 11a und Ub liegen, enthält jede Eisendrossel eine Ausgangswicklung 127, 129 bzw. 131. Somit treten Spannungen an den Wicklungen 127, 129 und 131 in Abhängigkeit von der Erregung der zugeordneten Eingangswicklungen 115, 117 und 119 auf, die eine Wellenform nach Fig. 3b haben. Die Wicklungen 127, 129 und 131 sind an Ausgangsklemmen 133 und 135, 137 und 139 sowie 141 und 143 angeschlossen. Eine Phasenspannung kann jeweils zwischen zwei der Klemmen 135, 139 und 143 abgenommen werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung mehrphasiger, insbesondere rechteckförmiger Wechselspannungen aus Gleichspannungen unter Verwendung ausschließlich ruhender, steuerbarer Schaltungselemente, vorzugsweise Transistoren, als Schaltmittel in einer der Phasenzahl entsprechenden Zahl von Wechselrichtern, wobei Phasenverschiebungsmittel zum Verschieben der Ausgangsspannungen der einzelnen Wechselrichter um einen der Phasenzahl entsprechenden Phasenwinkel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Frequenzsteuerung der Einrichtung ein Wechselrichter als von den übrigen unabhängiger Führungswechselrichter (3) ausgebildet und hierzu eine zusätzliche, in Reihe mit einer veränderbaren Impedanz (37) im Steuerkreis beider Schaltmittel (27,29) des Führungswechselrichters angeordnete Transformatorwicklung (35) enthält und daß die hinsichtlich ihrer Impedanz von der Aus-

gangsspannung des Führungswechselrichters bzw. des vorangehenden Folgewechselrichters abhängigen Phasenverschiebungsmittel der Folgewechselrichter zum Schalten der Schaltmittel der Folgewechselrichter mitbenutzt sind und hierzu im Steuerkreis der Schaltmittel angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als veränderbare Impedanzen zum Schalten und/oder Phasenverschieben sättigbare Eisendrosseln benutzt sind, deren Eisenkerne rechteckförmige Hysteresisschleifen haben.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisendrossel in Reihe mit Hilfs- und Speisewicklungen des Transformators sowie mit zwei ohmschen Widerständen im Steuerkreis der beiden Transistoren liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Schaltungselemente, daß die Spannung an den ohmschen Widerständen größer als die der Hilfswicklungen ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkreis

eines Transistors Verstimmungsmittel in Form einer Impedanz mit gegebenenfalls vorgeschaltetem Widerstand zwischen Gleichspannungsquelle und Basis angeordnet sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgewechselrichter kettenartig je über Eisendrosseln miteinander und der erste Folgewechselrichter über seine Eisendrossel mit dem Führungswechselrichter gekoppelt ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Folgewechselrichter unmittelbar über ihre Eisendrosseln mit der Sekundärseite des Transformators des Führungswechselrichters gekoppelt sind.

8. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisendrosseln eine Sekundärwicklung aufweisen, die untereinander in Dreieckschaltung verbunden sind und zur Abnahme von Dreiphasenstrom dienen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
AIEE-Transactions, November 1955, S. 591.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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