DE1261232B - Schaltungsanordnung zum Speisen eines Wechselstromverbrauchers aus einer Gleichstromquelle schwankender Spannung - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum Speisen eines Wechselstromverbrauchers aus einer Gleichstromquelle schwankender Spannung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Speisen eines Wechselstromverbrauchers aus einer Gleichstromquelle schwankender Spannung über einen mit einem Transformator ausgerüsteten Transistorwechselrichter nach dem Durchflußprinzip, mit einer Einrichtung, durch die die Frequenz des Wechselrichters bei überschreiten eines durch ein Schwellwertglied vorgegebenen Spannungswertes der Speisegleichspannung zur Konstanthaltung der Verbraucherleistung selbsttätig vergrößerbar ist.
• Elektrische Verbraucher, wie Rundfunkgeräte, Rasierapparate, elektroakustische Geräte od. dgl., ,Gerden oft über einen Transistorwechselrichter aus einer Gleichstromquelle gespeist. Treten an der Gleichstromquelle Spannungsabsenkungen auf, so ist in den meisten Fällen ein einwandfreier Betrieb des elektrischen Verbrauchers nicht mehr gewährleistet. Bei Spannungserhöhung wird dem Verbraucher eine erhöhte Leistung zugeführt, wodurch seine Lebensdauer stark verkürzt werden kann.
• Es sind Transistorwechselrichter nach dem Durchflußprinzip bekannt, bei denen zur Stabilisierung,der Ausgangsspannung bei -schwankender Eingangsspannung der Transformator des Wechselrichters mit einer oder mehreren Wicklungen versehen ist, die mit der sekundärseitigen Lastwicklung des Transformators eng gekoppelt sind und über eine Gleichrichteranordnung sowie eine Zenerdiode an die Einstellwiderstände für die Basisspannung der Transistoren angeschlosses sind. Bei derartigen spannungsgeregelten Durchflußwandlern mit üblichem Transformator kann eine Spannungsregelung nur dadurch erfolgen, daß die Transistoren im leitenden Zustand mit einem gewissen Spannungsabfall betrieben werden, der durch Steuerung in der Weise veränderbar ist, daß bei Ausregelung von Spannungseinbrüchen durch entsprechend erhöhte Aussteuerung der Transistoren der Spannungsabfall verringert wird, wodurch sich auf der Sekundärseite die Spannung entsprechend ausregelt.
• Es ist ferner ein fremdgesteuerter Transistorwechselrichter bekannt, an dessen Ausgang ein Verbraucher über Drosseln angeschaltet ist. Bei überschreiten eines durch ein Schwellwertglied vorgegebenen Spannungswertes der Speisegleichspannung wird eine starke Frequenzänderung des den Transistorwechselrichter steuernden Oszillators hervorgerufen. Dadurch ändern die Drosseln ihren Scheinwiderstand im Sinne der Einhaltung einer konstanten Verbraucherleistung.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei schwankender Speisespannung eine Konstanthaltung der Leistung mit einfachen Mitteln und möglichst verlustfrei zu erzielen. Die Lösung gemäß der Erfindung besteht bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art darin, #daß der Wechselrichter selbstgesteuert und der Transformator als Streufeldtransformator ausgebildet ist und ein im Steuerstrompfad der Transistoren angeordneter Spannungsteilerwiderstand über das Schwellwertglied und eine Gleichrichteranordnung an eine zusätzliche Wicklung des Streufeldtransformators, die mit der Primärwicklung fest gekoppelt ist, derart angeschlossen ist, daß bei überschreiten des vorgegebenen Spannungswertes der Gleichstromquelle die Aussteuerung der Transistoren vermindert wird. Auf diese Weise entstehen gegenüber den bekannten spannungsgeregelten Durchflußwandlern, bei denen die Transistoren zur Ausregelung von Spannungseinbrüchen mit einer erhöhten Aussteuerung im leitenden Zustand betrieben werden, nahezu keine Stellverluste. Im Gegensatz zu dem Transistorwechselrichter mit Steueroszillator kommt man ohne einen besonderen Steueroszillator aus. Die Leistung des erfindungsgemäßen Transistorwechselrichters kann sowohl bei langsamen als auch bei kurzzeitigen periodischen Spannungsänderungen konstant gehalten werden, ohne daß es aufwendiger Mittel für eine Konstanthaltung der Spannung der speisenden Gleichstromquelle bedarf.
• Die Konstanthaltung der Leistung bei schwankender Eingangsspannung durch Änderung der Frequenz wird bei Verwendung eines Streufeldtransfolmators dadurch erreicht, daß der innere induktive Widerstand des Transformators die Durchgangsleistung frequenzabli#ngig beeinflußt. Dabei wird durch die Verringerung der Aussteuerung eine Vergrößerung der Frequenzänderung erzielt. Darüber hinaus wird durch die Verminderung der Aussteuerung der Transistoren der jeweils sperrende Transistor an eine höhere Steuerspannung gelegt. Dadurch erhält dieser Transistor eine größere Ausräumzeit als der abzuschaltende Transistor, so daß eine gefährliche überlappung der Schaltvorgänge vermieden und die Betriebssicherheit eines Transistorwechselrichters wesentlich erhöht wird, In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt einen über einen Tratisistorwechselrichter 2 aus einer Batterie 1 aespeisten Verbraucher 3, der z. B. ein Rundfunkgerät sein kann. Der Transistorwechselrichter 2 hat zwei in Gegentakt geschaltete Transistoren 4, 5 und einen Transformator 6 mit einer Primärwicklung 7, einer Sekundärwicklung 8 sowie Steuerwicklungen 9, 10. An die Batterie 1 ist eine Spannungsteilerschaltung mit den Widerständen 11, 12, 14, 15 und den Kondensatoren 13, 16 angeschlossen. Durch die Bemessung der Schaltungselemente 11, 12, 13 wird der Arbeitspunkt des Wechselrichters festgelegt. Die Schaltungselemente 14, 15, 16 ermöglichen ein schnelles Einschwingen des Transistorwechselrichters. Zur Kompensation des Blindstromes ist an die Kollektoren der beiden Transistoren 4, 5 ein Kondensator 24 angeschlossen. Die Batterie kann z. B. von dem Fahrzeuggenerator 18 gespeist werden, der einen Regler 19 hat. Dieser Regler hält die Spannung meist nur in grober Annäherung, z. B. in einem Bereich von 20 bis M ()/o konstant. An den Verbraucher gelangen daher Spannungsschwankungen, die zwar durch die Batterie 1 etwas gedämpft werden, jedoch den einwandfreien Betrieb des Verbrauchers wegen unterschiedlicher Leistungsaufnahme beeinträchtigen. Ferner können an den Verbraucher vom Stromerzeüger herrührende periodische Spannungsschwankungen (Schwebung) gelangen, die zu Störungen führen können. Um dies zu vermeiden, ist bei an sich bekannter Ausbildung des Transformators 6 als Streufeldtransformator für den Transistorwechsel# richter der im Steuerstrompfad der Transistoren 4, 5 angeordnete Spannungsteilerwiderstand 11 über ein Schwellwertglied 20 und eine Gleichrichteranordnung 21 mit einer zusätzlichen Wicklung 22 des Streufeldtransformators 6 derart verbunden, daß bei überschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes der Gleichstromquelle I die Aussteuerung der Transistoren 4, 5 vermindert wird. Die zusätzliche Wicklung 22 und die Steuerwicklungen 9, 10 sind mit der Primärwicklüng fest gekoppelt. Steigt die Spannung der Batterie 1 über den vorgegebenen Wert, so wird der am Widerstand 11 liegenden Spannung eine C#leichspannung Überlagert, so daß sich das Steuerpotential am Spannungsteiler verschiebt und der im Durchlaßbereich befindliche Transistor eine kleinere Steuerspannung erhält, während an den im Sperrbereich befindlichen Transistor eine höhere Sperrspannung angelegt wird. Als Schwellwertglied 20 kann ein spanmings- oder stromabhängiger Widerstand oder ein Halbleiterelement (Zenerdiode) verwendet werden.
• Da man bei Transistorwechselrichtern, bei denen ein Verbraucher über einen Streufeldtransformator gespeist wird, bei einer durch eine Speisespannungserhöhung hervorgerufenen Frequenzänderung einen nicht proportionalen Anstieg der Ausgangsleistung erhält, ist es zweckmäßig, die am Kondensator 13 zugeführte Gleichspannung im Verhältnis stärker ansteigen zu lassen als die Spannung an der Batterie 1. Dies kann durch entsprechende Bemessung der Schaltungselemente 20 bis 22 erzielt werden. Dabei kann im Ausgangskreis der Gleichrichteranordnung C 0 21 ein Widerstand 23 angeordnet werden, um eine genaue Einstellung zu erleichtern. Die zusätzliche Wicklung 22, die Gleichrichteranordnung 21, das Schwellwertglied 20 und der Widerstand 23 können ferner so bemessen werden, daß bei einem Anstiog der Speisespannung die Aussteuerung der Transistoren vor Erreichen des maximal zulässigen Sperrspannungswertes der Transistoren - den für die Schwingungserhaltung des Eechselrichters erforder-m lichen Wert unterschreitet. Auf diese Weise kann man erreichen, daß der Wechselrichter bei einer gefährlichen Erhöhung der Speisespannung mit seiner Schwingung vollständig aussetzt. Dadurch ist- der Transistorwechselrichter und - der daran angeschlossene Verbrauch-er vor Überspannungen -geschützt.
• Die Gleichrichteranordnung 21, das Schwellwertglied 20 und der Widerstand 23 können zu einer Einheit zusammengefaßt und in Gießharz eingebettet sein.

Claims (3)

1. Pätentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zum Speisen eines Wechseistromverbrauchers aus einer Gleichstromquelle schwankender Spannung über einen mit einem Transformator ausgerüsteten Transistorwechselrichter nach dem Durchflußprinzip, mit einer Einrichtung, durch die die Frequenz des Wechselrichters bei überschreiten eines durch,ein Schwellwertglied vorgegebenen Spannungswertes der Speisegleichspannung zur Konstanthaltung der Verbraucherleistung selbsttätig vergrößerbar ist, dädurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter selbstgesteuert und der Transformator als Streufeldtransformator ausgebildet ist und ein im Steuerstrompfad der Transistoren angeordneter Spannungsteilerwiderstand (11) über das Schwellwertglied (20) und eine Gleichrichtern anordnung (21) an eine zusätzliche Wicklung (22) des Streufeldtransformators, die mit der Primärwicklung fest gekoppelt ist, derart angeschlossen ist, daß bei überschreiten des vorgegebenen Spannungswertes der Gleichstromquelle (1) die Aussteuerung der Transistoren (4, 5) vermindert wird.
2. 2. Schaltunasanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskreis der Gleichrichteranordnung (21) ein Widerstand (23) angeordnet ist, 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung (22), die Gleichrichteranordnung (21)e das Schwellwertglied (20) und der Widerstand (23) so bemessen sind, daß bei einem Anstieg der Speisespannung die Aussteuerung der Transistoren vor Erreichen des maximal zulässigen Sperrspannungswertes der Transistoren den für die Schwingungserhaltung des Wechselrichters erforderlichen Wert unterschreitet.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1018 941, 1128 041; britische Patentschrift Nr. 910 883; USA.-Patentschrift Nr. 2 968 738.