DE1289575B - Statischer Frequenzumformer - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf einen statischen einen Transformator 10 mit der Primärwicklung 11 Frequenzumformer, bestehend aus einer Leistungs- eingegeben. Die Primärwicklung 11 kann dabei direkt gleichrichterstufe, einer Wechselrichterstufe mit an das Netz von 220 V 50 HQz angeschlossen sein. Der steuerbaren Gleichrichtern und aus einem Zünd- Transformator besitzt drei Sekundärwicklungen 12, Stromkreis zur Zündung der steuerbaren Gleichrichter 5 13 und 14. Die Sekundärwicklung 12 ist an die in der Wechselrichterstufe, wobei die Wechselrichter- Gleichrichterstufe A angeschlossen, die die eingegestufe einen Transformator enthält, der mit den End- bene Wechselspannung gleichrichtet. Die Gleichrichpunkten seiner Primärwicklung über je eine Reihen- tersrufe A enthält vier Trockengleichrichter in einer schaltung einer Diode mit einem der steuerbaren Brückenschaltung, wobei zwei dieser Gleichrichter Gleichrichter an den einen Pol der Leistungsgleich- io als steuerbare Halbleitergleichrichter ausgebildet sind, richterstufe angeschlossen ist, während der andere Die an den Leitungen 15 und 16 erscheinende Pol der Leistungsgleichrichterstufe mit der Mittelan- Gleichspannung gelangt zu der Wechselrichterstufe B, zapfung der Primärwicklung des Transformators ver- wo die Gleichspannung in eine Wechselspannung vorbunden ist, und ein Kommutierungskondensator vor- gegebener Frequenz umgewandelt wird. Die Wechselgesehen ist, der die aus der Primärwicklung des 15 spannung erscheint an den Ausgangsklemmen 17.
Transformators und den beiden Dioden bestehende Die Sekundärwicklung 13 des Transformators 10 Reihenschaltung überbrückt, so daß durch Zünden speist den Zündstromkreis C. Dieser Zündstromkreis eines steuerbaren Gleichrichters der andere Steuer- richtet die Eingangswechselspannung zunächst gleich bare Gleichrichter durch die Ladung des Konden- und erzeugt eine Impulsfolge zur Zündung der beiden sators gelöscht wird. ao steuerbaren Gleichrichter in der Leistungsgleichrich-

Es sind bereits Wechselrichter in Gegentaktschal- terstufe A. Zmt Zündung der steuerbaren Gleichrichtung mit Kommutierungskondensator bekannt, bei ter in der Leistungsgleichrichterstufe A gibt der denen zur lastunabhängigen Kommutierung des Kon- Zündstromkreis C über die Leitungen 19 und 20 eine densators unmittelbar an den Endpunkten der Ge- ununterbrochene Impulsfolge aus. Die Leitung 19 ist gentaktwicklung des Transformators je eine Diode 25 über die Widerstände 21 und 22 mit den Zündelekin Serie eingeschaltet ist. Diese Wechselrichter, troden der beiden Gleichrichter verbunden,
welche teilweise eine sehr aufwendige Schaltungsan- Die gewünschte Frequenz der an den Klemmen 17 Ordnung zur lastunabhängigen Kommutierung auf- erscheinenden Spannung wird durch eine steuernde weisen, dienen meistens als Teil einer Umformungs- Wechselspannung gegeben, die über die Klemmen 23 einrichtung für 50-Hz-Wechselspannung. 30 einem Transformator 24 zugeführt wird. Dieser

Da der erfindungsgemäße statische Frequenzum- Transformator 24 besitzt zwei Sekundärwicklungen former für Rundsteueranlagen in Energieversor- 26 und 27, wobei die Sekundärwicklung 26 mit dem gungsnetzen und als Funkengenerator bei der elek- Zündstromkreis C verbunden ist. Der Zündstromtroerosiven Metallbearbeitung verwendet wird, muß kreis C ist dabei so ausgebildet, daß er nur dann er wesentlich höhere Frequenzen als der technische 35 Ausgangsimpulse über die Leitungen 19 und 20 abWechselstrom abgeben. Bekanntlich dienen die Rund- gibt, wenn an den Klemmen 23 ein Eingangssignal ersteueranlagen dazu, daß bestimmte Verbraucher zu scheint. Fehlt an den Klemmen 23 und somit an der bestimmten Zeiten von der Energieversorgungszen- Sekundärwicklung 26 das Signal, gibt der Zündstromtrale an- oder ausgeschaltet werden. Bei der elektro- kreis C keine Impulse ab, so daß auch an den Leierosiven Metallbearbeitung werden die Arbeits- 40 tungenlS und 16 keine Gleichspannung erscheint, funken in ihrer Folgefrequenz, Breite und in ihrem Eine Folge hiervon ist, daß auch dem Netz, an wel-Impulspauseverhältnis unabhängig voneinander sowie ches die Primärwicklung 11 des Transformators 10 unabhängig von den Verhältnissen im Arbeitsspalt angeschlossen ist, praktisch keine Leistung entnomeingestellt. Wegen der besonderen Verwendungsarten men wird, wenn an den Klemmen 23 keine steuernde des Frequenzumformers ist auch darauf geachtet wor- 45 Wechselspannung erscheint.

den, daß bei Leerlauf keine ungewollte Spannungs- Die Sekundärwicklung 27 des Transformators 24

erhöhung am Ausgang auftreten kann. Diese Förde- ist mit einem Zündstromkreis D verbunden, der die

rungen können mit den bekannten Schaltungsanord- Zündimpulse für die beiden steuerbaren Gleichrichter

nungen nicht verwirklicht werden. in der Wechselrichterstufe B erzeugt. Die Zündim-

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß 50 pulse für einen der beiden steuerbaren Gleichrichter

zum schnellen Umladen des Kommutierungskonden- in der Wechselrichterstufe B erscheinen zwischen den

sators unter Vermeidung von Spannungserhöhungen Verbindungsleitungen 30 und 29, die Zündimpulse

bei Leerlauf zwei mit den steuerbaren Gleichrichtern für den zweiten steuerbaren Gleichrichter zwischen

gleichsinnig gepolte Dioden mit ihrem gemeinsamen den Leitungen 31 und 29.

Verbindungspunkt am Minuspol der Leistungsgleich- 55 Der Frequenzumformer der F i g. 1 enthält weiter-

richterstufe A angeschlossen sind und parallel zu hin eine Sicherheitsschaltung E. Diese Sicherheits-

jeder Primärwicklungshälfte je ein Widerstand vorge- schaltung ist einerseits mit den beiden Gleichstrom

sehen ist. führenden Leitungen 15 und 16 und andererseits mit

Die Zeichnungen stellen im einzelnen dar: den Ausgangsklemmen 17 verbunden. Die Sicher-

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Frequenzum- 60 heitsschaltung E bildet ein logisches Element, wel-

fonners, ches die Erzeugung von Zündimpulsen in dem Zünd-

F i g. 2 die zur Zündung der steuerbaren Gleich- Stromkreis immer dann für eine vorgegebene Zeit

lichter erforderlichen Zündimpulsfolgen, bezogen auf unterbindet, wenn an den Leitungen 15, 16 eine

die eingegebene Steuerspannung, und Spannung steht, hingegen keine Spannung an den

F i g. 3 das Schaltbild des Frequenzumformers der 65 Ausgangsklemmen 17. Hingegen läßt das logische

Fig. 1. Element die Erzeugung von Zündimpulsen zu, wenn

In dem in F i g. 1 als Blockschaltbild gezeigten an den Ausgangsklemmen 17 eine Spannung er-

Frequenzumformer wird die Eingangsleistung durch scheint, sowie dann, wenn sowohl an den Leitungen

3 4

15, 16 als auch an den Ausgangsklemmen 17 keine gezeigte Frequenzumformer so beschaffen, daß er an

Spannung auftritt. Durch die Sicherheitsschaltung E ein kommerzielles Netz von beispielsweise 220 V

wird daher bewirkt, daß die verschiedenen Steuer- 50 Hz angeschlossen werden kann. Zum Anschluß

baren Gleichrichter nicht durch einen Kurzschluß an an das Netz ist der Transformator 10 vorgesehen, der

den Ausgangsklemmen 17 zerstört werden können. 5 neben der Primärwicklung 11 drei Sekundärwick-

Wenn während des Betriebes an den Klemmen 23 lungen 12, 13, 14 aufweist. Die Sekundärwicklung 12

eine steuernde Wechselspannung mit in einem ist an die Leistungsgleichrichterstufe A angeschlossen,

großen Bereich beliebiger Frequenz erscheint, wird die die Halbleitergleichrichter 35, 36, 37, 38 in

somit zunächst eine Gleichrichtung in der Gleich- Brückenschaltung enthält. Die Gleichrichter 35 und

richterstufe A und weiterhin eine Wechselspannung io 36 können normale Sperrschichtgleichrichter sein,

mit der eingegebenen Frequenz hervorgerufen, die während es sich bei den Gleichrichtern 37 und 38

dann an den Klemmen 17 erscheint. um die erwähnten steuerbaren Gleichrichter mit

Zur Erläuterung der Aufgabe, welche die Zünd- pnpn-Halbleiterschichten handelt.

Stromkreise C und D erfüllen, sei anschließend auf Die beiden steuerbaren Gleichrichter 37 und 38,

F i g. 2 Bezug genommen. In F i g. 2 a sei die den 15 die mit der Leitung 16 verbunden sind, die als posi-

Klemmen 23 übermittelte, steuernde Wechselspan- tiver Pol einer Gleichspannungsquelle aufgefaßt

nung in Abhängigkeit von der Zeiti aufgetragen. werden kann, werden durch den Zündstromkreise

Wenn die Spannung zu dem Zündstromkreis C ge- durch die erwähnte Impulsfolge derart gezündet, daß

langt, wird eine Schwingung freigegeben, so daß eine die Gleichrichterbrückenschaltung wie eine normale

regelmäßige, d. h. ununterbrochene Impulsfolge an 20 Brückenschaltung arbeitet. Bleiben die Zündimpulse

den Leitungen 19 und 20 erscheint, wie dies etwa in von dem Zündstromkreis C aus, kann keine Gleich-

Fig. 2b gezeigt ist. Die Impulsfolgefrequenz ist spannung mehr erzeugt werden, so daß auch das an

durch das Schwingsystem selbst gegeben und weit- die Primärwicklung 11 angeschlossene Netz durch

gehend unkritisch. den Umformer nicht mehr belastet wird.

Die in Fig. 2b gezeigte Impulsfolge gelangt nun 25 Die beiden nicht steuerbaren Gleichrichter 35 und über die Widerstände 21 und 22 zu den beiden 36 sind an die Leitung 15 angeschlossen, die den steuerbaren Gleichrichtern der Leistungsgleichrichter- negativen Pol des gleichstromseitigen Ausganges des stufet. Die Impulsfolgefrequenz ist größer als die Gleichrichters darstellt. Zwischen den beiden Lei-Frequenz der am Eingang von A stehenden Wechsel- tungen 15 und 16 ist in bekannter Weise ein Glätspannung. Zum Beispiel ist die Impulsfolgefrequenz 30 tungskondensator 32 vorgesehen,
mindestens um den Faktor 3 größer. Hierbei ist es Die Leitungen 15 und 16 führen die in der bedeutungslos, daß diese Zündimpulse während der Leistungsgleichrichterstufe A erzeugte Gleichspan-Halbwellen aufrechterhalten werden, und zwar des- nung der Wechselrichterstufe B zu, in welcher diese wegen, weil Zündimpulse die steuerbaren Gleich- Gleichspannung in eine Wechselspannung mit vorrichter dann nicht beeinflussen können, wenn die 35 gegebener Frequenz umgewandelt wird.
Polarität der an der Hauptstrecke anliegenden Span- Die Wechselrichterstufe B enthält einen Ausgangsnung der Sperrichtung der Gleichrichter entspricht. transformator 42, der eine Primärwicklung 43 und

Im Zündstromkreis D werden zwei Impulsfolgen eine Sekundärwicklung 44 aufweist. Die Primärwickerzeugt, wobei die erste Impulsfolge der Fig. 2c bei- lung 43 besitzt eine Mittelanzapfung 45, welche die spielsweise nur während der positiven Halbwellen der 40 Wicklung 43 in die Wicklungsteile 43 a und 436 aufsteuernden Wechselspannung (Fig. 2a) und die teilt. Die den Pluspol der Leistungsgleichrichterzweite Impulsfolge der Fig. 2d nur während der stufet darstellende Leitung 16 ist mit der Mittelnegativen Halbwellen der steuernden Wechselspan- anzapfung 45 der Primärwicklung 43 verbunden, wähnung (Fig. 2a) erscheinen. Die Spannung der rend die den Minuspol darstellende Leitung 15 über Fig. 2c erscheint beispielsweise zwischen den Lei- 45 eine Drosselspule47 mit einer Leitung48 verbunden tungen 29 und 30 und die Spannung der Fig. 2d ist, die an die Kathoden von zwei steuerbaren Gleichzwischen den Leitungen 29 und 31. Die Impulsfolge- richtern 50 und 51 angeschlossen ist. Die steuerbaren frequenz der Impulsfolgen der Fig. 2c und 2d ist Gleichrichter 50 und 51 sind im Prinzip gleich ausgewiederum unabhängig von der Frequenz der Steuer- bildet wie die steuerbaren Gleichrichter 37 und 38 spannung, muß jedoch über dieser liegen. Vorzugs- 50 der Leistungsgleichrichterstufe A. Die Anoden der weise ist diese Impulsfolgefrequenz einstellbar. steuerbaren Gleichrichter 50 und 51 sind mit je

Im Ausführungsbeispiel übermittelt der Zünd- einem Endpunkt der Primärwicklung 43 des Ausstromkreis D der Wechselrichterstufe B mindestens gangstransformators 42 über die Leitungen 52 bzw. drei einzelne Impulse pro Halbwelle der Wechsel- 53 und Dioden 52 a bzw. 53 a verbunden. Schließlich spannung, welche an den Klemmen 17 erscheint. Die 55 sind die steuerbaren Gleichrichter 50 und 51 durch Impulse zwischen den Leitungen 29 und 30 gelangen je eine Serienschaltung aus einem Widerstand 50 b auf den einen steuerbaren Halbleitergleichrichter der bzw. 516 und einer Diode 50 c bzw. 51c überbrückt. Wechselrichterstufe B, und die Impulse zwischen den Die Anoden der Dioden sind dabei beispielsweise Leitungen 29 und 31 gelangen auf den andern Steuer- über eine Leitung 15 a direkt mit der Leitung 15 verbaren Halbleitergleichrichter der Wechselrichter- 60 bunden. Zwischen den Leitungen 52 und 53 ist stufe B. fernerhin ein Kondensator 59 eingeschaltet, der die

Die Wirkungsweise und der Aufbau der einzelnen Kommutierung bewirkt, wie dies nachfolgend im ein-

Leistungs- und Steuerkreise soll anschließend an zelnen erläutert werden soll.

Hand von F i g. 3 im einzelnen erläutert werden, Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Wechselweiche ein Schaltbild des Frequenzumformers zeigt. 65 richterstufe B sei angenommen, daß zu einem vorge-In der Zeichnung sind die Leitungen, die die Leistung gebenen Zeitpunkt der steuerbare Gleichrichter 51 übertragen, stark ausgezogen. gezündet werde, so daß ein Strom in der Richtung

Wie bereits an Hand von F i g. 1 ausgeführt, ist der des Pfeiles 5Γ fließen kann. Der Strom fließt dabei

von dem positiven Pol des Gleichrichters, d. h. der der Spannung an dem Transformator 42 den in Leitung 16, über den Transformatorwicklungsteil Klammer gesetzten Vorzeichen entspricht, kann sich 43 b, die Diode 53 a, die Leitung 53, den steuerbaren der Kondensator 59 über die Widerstände 55 und 56 Gleichrichter 51, die Leitung 48, die Drosselspule 47 entladen. Die Widerstände 55 und 56 müssen dabei und die Leitung 15 zu dem negativen Ausgangspol 5 so bemessen werden, daß die Ladung noch so lange der Gleichrichterstufe. Der Strom fließt somit in den aufrechterhalten bleibt, bis beispielsweise der steuermit II bezeichneten Stromkreis, wobei zufolge der bare Gleichrichter 50 gelöscht ist. Die Widerstände mit dem Stromanstieg verbundenen Flußänderung in dämpfen den Schwingkreis somit, so daß die Spander Sekundärwicklung 44 des Transformators 42 eine nung sich nicht aufschaukeln kann.
Spannung induziert wird. Gleichzeitig wird auch in io Es sei noch erwähnt, daß der Kondensator 59 dem anderen Wicklungsteil der Primärwicklung, selbstverständlich auch an die Sekundärwicklung 44 d.h. in der Wicklung43α, eine Spannung induziert, des Transformators 42 angeschlossen werden kann, so daß sich an den Enden der Gesamtwicklung 43 wobei die gleichen Wirkungen erzielt werden,
eine Spannung mit der Polarität ausbildet, die durch Nachfolgend sollen nun die Zündstromkreise C in Klammer gesetzte Zeichen (+) und (—) angezeigt 15 und D für die steuerbaren Gleichrichter beschrieben ist. Entsprechend lädt sich auch der Kondensator werden. Zur Erzeugung der Speisespannung für den 59 auf. Es ist somit zu ersehen, daß an dem zu diesem Zündstromkreis C ist an die Sekundärwicklung 13 des Zeitpunkt gesperrten steuerbaren Gleichrichter 50 in Eingangstransformators 10 eine Gleichrichterbrückender Sperrichtung eine Spannung liegt, die der dop- schaltung 60 angeschlossen, die vier Gleichrichter pelten Ausgangsspannung der Gleichrichterstufe A 20 umfaßt. Zur Glättung der auf diesem Wege gewonentspricht. Die steuerbaren Gleichrichter 50 und 51 nenen Gleichspannung ist ein Kondensator 64 vorgemüssen somit derart bemessen sein, daß sie dieser sehen. Der negative Pol der Gleichspannung wird doppelten Spannung standhalten können. von der Leitung 65 gebildet und ist mit den beiden Es sei nun angenommen, daß der Gleichrichter 50 verbundenen Kathoden der Gleichrichter 37 und 38 gezündet wird, so daß dessen Widerstand in der 25 über die Leitung 20 verbunden.
Durchlaßrichtung vernachlässigbar klein wird. An Der Zündstromkreise enthält einen sogenannten dem steuerbaren Gleichrichter 51 liegt somit kurz- Doppelbasistransistor 80, von welchem die beiden zeitig die in dem Kondensator 59 gespeicherte La- Basen über Widerstände 81 und 82 mit dem negadung, und zwar in der Sperrichtung, so daß dieser tiven bzw. positiven Pol der Speisespannungsquelle, Gleichrichter gelöscht wird. Da der steuerbare Gleich- 30 d. h. mit den Leitungen 65 und 72 verbunden sind, lichter 50 gezündet ist, fließt ein Strom in den Strom- Dieser Doppelbasistransistor — Transistoren dieses kreis I, der die Leitung 16, die Primärwicklung 43 α Typs sind im Handel erhältlich — hat die Eigendes Ausgangstransformators 42, die Diode 52 a, die schaft, den Widerstand zwischen einer Basiselektrode Leitung 52, den steuerbaren Gleichrichter 50, die und dem Emitter in Abhängigkeit von der Spannung Leitung 48, die Drosselspule 47 und die Leitung 15 35 an diesem Emitter sprunghaft zu verändern. Wenn umfaßt. Es ist ohne weiteres zu ersehen, daß in dieser im vorliegenden Beispiel das Potential am Emitter zweiten Phase der Wechselspannung der Ausgangs- unterhalb eines vorgegebenen kritschen Wertes liegt, seite des Umformers die Polarität an der Wicklung ist der Widerstand zwischen Emitter und der einen

43 umgekehrt ist. Der Kondensator 59 lädt sich ge- Basiselektrode hoch. Steigt die Spannung am Emitter genüber der ersten Phase mit entgegengesetzter PoIa- 40 z. B. durch die Aufladung eines Kondensators auf rität auf und speichert somit die Ladung, die erfor- diesen kritischen Wert, so wird der Punkt erreicht, derlich ist, um nach erneutem Zünden des Steuer- bei welchem der Widerstand zwischen der Basiselekbaren Gleichrichters 51 den steuerbaren Gleichrichter trode und dem Emitter sprunghaft kleiner wird. Der 50 zum Löschen zu bringen. Der Kern des Trans- Emitter ist im vorliegenden Fall über einen Kondenformators 42 wird in dieser Phase in der Gegenrich- 45 sator 83 mit der Leitung 65 und über einen Widertung magnetisiert, so daß an der Sekundärwicklung stand 84 mit der Leitung 72 verbunden. Der Konden-

44 dieses Transformators eine Wechselspannung ab- sator 83 und der Widerstand 84 stellen somit ein RC-genommen werden kann. Glied dar. Der Kondensator 83 lädt sich mit der Zeit-

Die Dioden 50 c, 51c sind vorgesehen, um zu er- konstanten des ÄC-Gliedes bis zu der kritischen

reichen, daß sich der Kommutierungskondensator 50 Spannung auf, worauf am Widerstand 81 infolge der

nach der Kommutierung schnell entladen und somit Entladung des Kondensators 83 über den Transistor

auch schnell in der Gegenrichtung aufladen kann. 80 ein positiver Impuls erscheint. Nachdem durch die

Die Dioden 52 α und 53 a andererseits bewirken, daß Entladung des Kondensators 83 die Spannung unter

der Kondensator 59 eine möglichst hohe Ladung er- einen vorgegebenen Wert abgesunken ist, wird der

hält und nicht durch ein Absinken der Spannung an 55 Transistor 80 wieder gesperrt, so daß die Aufladung

der Primärwicklung des Transformators 42 während des Kondensators von neuem beginnt. Das aus den

einer Halbwelle der Ausgangsspannung, z. B. zufolge Teilen 80 bis 84 bestehende System arbeitet somit

einer starken Belastung am Ausgang wieder teilweise als Oszillator bzw. Impulsgenerator, wobei die Im-

entladen wird. pulsfolgefrequenz eine Funktion der Bemessung des

Insbesondere beim Leerlauf, d. h. ohne Belastung 60 i?C-Gliedes ist.

an der Sekundärseite des Transformators 42 besteht Im vorliegenden Fall ist die Frequenz erheblich die Gefahr, daß sich die Spannung aufschaukelt. Der höher als diejenige des Netzes, so daß pro Halbwelle Kondensator 59 und die Primärwicklung 43 des eine größere Anzahl von Impulsen zu den steuer-Transformators 42 arbeiten dabei als Schwingkreis. baren Gleichrichtern 37 und 38 gelangen. Die Um derartige Spannungsüberhöhungen zu vermeiden, 65 Gleichrichter werden somit auch während einer Halbist parallel zu den beiden Primärwicklungsteilen 43 α welle neu gezündet, wenn sie aus irgendeinem Grund und 43 b je ein Widerstand 55 und 56 vorgesehen. erloschen sein sollte.
Kurz nach der ersten Phase, d. h. wenn die Polarität Die an dem Widerstand 81 erscheinenden Impulse

7 8

werden über die Leitung 19 und über je einen Der Impulserzeuger enthält wiederum einen Dop-Schutzwiderstand 21 und 22 den Zündelektroden der pelbasistransistor 100, der über die Widerstände 101 steuerbaren Gleichrichter 37 und 38 übermittelt. Die und 102 mit den Leitungen 62 und 63 verbunden ist. beiden steuerbaren Gleichrichter 37 und 38 werden Der Emitter ist über den einstellbaren Widerstand somit immer dann gezündet, wenn sich der Wider- 5 103 und den Kondensator 104 ebenfalls mit diesen stand zwischen der einen Basiselektrode und dem Leitungen 62 und 63 verbunden. Die mit dem WiderEmitter des Transistors 80 sprunghaft verändert und stand 103 einstellbare Impulsfolgefrequenz wird über wenn an den steuerbaren Gleichrichtern eine Span- die Leitung 30 und einen Schutzwiderstand 106 auf nung in der Durchlaßrichtung liegt. Dies ist immer die Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters 50 bei einem der beiden steuerbaren Gleichrichter der io übertragen.
Fall. Die frequenzbestimmenden Elemente 103 und 104

Parallel zu dem Kondensator 83 liegt ein weiterer sind so bemessen bzw. eingestellt, daß die Frequenz Transistor 89, welcher den Kondensator 83 kurz- erheblich größer ist als die Frequenz der Spannung, schließt, wenn an seiner Basis keine negative Span- die von der Wechselrichterstufe B abgegeben wird,
nung steht. Zwischen der Basis des Transistors 89 15 Parallel zum Kondensator 104 liegt ein Transistor und der Leitung 65 liegt nun die Gleichspannung 107, der bei Abwesenheit einer negativen Steuereiner Gleichrichterbrückenschaltung 90, deren Wech- spannung an seiner Basiselektrode einen sehr geselstromseite an die Sekundärwicklung 26 des Trans- ringen Widerstand darstellt, d. h. das Schwingsystem formators 24 angeschlossen ist. Wie bereits ausge- durch Kurzschluß des Kondensators 104 sperrt. Die führt, wird der Primärseite dieses Transformators 24 20 Basiselektrode des Transistors 107 ist über einen über die Klemmen 23 die Steuerwechselspannung zu- Widerstand 108 mit der Leitung 62 und über eine geführt. Parallel zu der Gleichstromseite der Gleich- Diode 105 mit der Leitung 63 verbunden,
richterbrückenschaltung 90 liegt ein Kondensator 91 Die Basiselektrode ist weiterhin mit einem Ende und eine Schutzdiode 92. der Sekundärwicklung 27 des Transformators 24 ver-

Die Basiselektrode des Transistors 89 ist weiterhin 25 bunden, dessen Primärseite mit der Steuerspannung über einen Widerstand 93 mit der Leitung 72 verbun- gespeist wird, deren Frequenz von dem Umformer den, die den positiven Pol der Gleichrichterbrücken- abgegeben werden soll. Das andere Ende der Sekunschaltung 60 darstellt. Wenn nun an der Sekundär- därwicklung 27 ist mit der Basiselektrode des entwicklung 26 des Transformators 24 keine Spannung sprechenden Transistors des zweiten Impulserzeugers erscheint, wird die Basis des Transistors 89 durch den 30 verbunden. Dieser Transistor in dem zweiten Impuls-Widerstand 93 auf positivem Potential gehalten, so erzeuger ist mit 107' bezeichnet. Es ist nun ohne daß der Transistor 89 leitend ist und sich der Kon- weiteres zu ersehen, daß die beiden Transistoren 107 densator 83 nicht aufladen kann. Eine Folge hiervon und 107' wechselweise gesperrt und offen sind, wobei ist, daß der Transistor 80 gesperrt ist und keine Zünd- der Wechsel jeweils bei dem Nulldurchgang der impulse an die steuerbaren Gleichrichter 37 und 38 35 steuernden Wechselspannung erfolgt. Entsprechend abgeben kann. Es entsteht somit keine Gleichspan- kann jeweils nur ein Impulserzeuger die zum Zünden nung zwischen den Leitungen 15 und 16. Erscheint des angeschlossenen steuerbaren Gleichrichters erhingegen eine Wechselspannung an den Klemmen 23, forderliche Impulsfolge abgeben. Während der oberen lädt sich der Kondensator 91 auf, so daß an der Basis Halbwelle der steuernden Wechselspannung gebe beides Transistors 89 ein negatives Potential erscheint, 4° spielsweise der in der Zeichnung obenliegende Imwelches den Transistor 89 sperrt. Eine Folge hiervon pulserzeuger eine Impulsfolge ab, so daß der steuerist, daß sich der Kondensator 83 aufladen kann und bare Gleichrichter 50 gezündet wird, während in der wieder Zündimpulse zu den steuerbaren Gleichrich- folgenden unteren Halbwelle der untenliegende Imtern 37 und 38 gelangen. Bleibt die Wechselspannung pulserzeuger eine Impulsfolge an den Gleichrichter an den Klemmen 23 aus, entlädt sich der Konden- 45 51 zu dessen Zündung abgibt, in gleicher Weise, wie sator91 über die Schutzdiode92, so daß der Tran- dies an Hand von Fig. 2c, 2d erläutert worden ist. sistor 89 wieder leitend wird und keine Impulse Für die Schaltungselemente des untenliegenden Immehr an dem Transistor 80 bzw. Widerstand 81 er- pulserzeugers wurden die gleichen Bezugsziffern verscheinen. wendet wie bei dem obenliegenden Impulserzeuger,

Der Zündstromkreis D dient zur Erzeugung der 5° jedoch wurde zur Unterscheidung jeweils ein Strich

Steuerimpulse für die steuerbaren Gleichrichter 50 hinzugefügt.

und 51 in der Wechselrichterstufe B. Zur Erzeugung Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die der Speisegleichspannung für den Zündstromkreis D steuernde Spannung nicht notwendigerweise sinusist an die Sekundärwicklung 14 des Transformators förmig oder regelmäßig sein muß. Vielmehr können die Gleichrichterbrückenschaltung 61 angeschlossen. 55 über den Transformator 24 auch Impulsfolgen ge-Der positive Pol der so gebildeten Gleichspannungs- geben werden, bei denen die positiven und die negaquelle wird durch die Leitung 62, der negative Pol tiven Halbwellen verschieden lange andauern. Entdurch die Leitung 63 gebildet. Zur Glättung der sprechend wird dann auch die Ausgangsspannung an Gleichspannung ist ein Glättungskondensator 95 zwi- der Sekundärwicklung geformt sein. Dies kann insbeschen diese Leitungen eingeschaltet. 60 sondere dann von Bedeutung sein, wenn der Um-

Zur Erzeugung der Impulse für die steuerbaren former als Generator für Funkenerosionsprozesse Gleichrichter 50 und 51 sind hier zwei einzelne Im- verwendet wird. Nachdem der Umformer sofort nach pulserzeuger vorgesehen, die unter sich gleich aufge- Eintreffen eines Signals zu arbeiten beginnt, d. h. baut sind und im wesentlichen dem Impulserzeuger auch innerhalb einer Halbwelle der Steuerspannung, für die steuerbaren Gleichrichter 37 und 38 ent- 6₅ eignet sich der Umformer ausgezeichnet für Netzsprechen. Anschließend soll der Impulserzeuger für kommandoanlagen. Alle eingegebenen Impulsfolgen den steuerbaren Gleichrichter 50 im einzelnen er- erscheinen praktisch trägheitslos am Ausgang. Wie läutert werden. bereits erwähnt, wird dem speisenden Netz praktisch

keine Leistung entnommen, wenn an dem Transformator 24 kein Eingangssignal erscheint.

Die Sicherheitsschaltung £ dient dazu, eine Zerstörung der Gleichrichter 50 und 51 zu verhindern, wenn beispielsweise die Ausgangsseite kurzgeschlossen ist oder ein steuerbarer Gleichrichter zufolge einer kapazitiven Belastung nicht wie vorgesehen erloschen ist. Wie bereits ausgeführt, arbeitet die Sicherheitsschaltung als logisches Element. Zur Ermittlung des Eingangssignals ist die Leitung 110 vorgesehen, deren eines Ende mit dem negativen Pol der Leistungsgleichrichterstufe A bzw. mit der Leitung 15 verbunden ist. Zur Ermittlung des Ausgangssignals sind mit den Leitungen 52 und 53 zwei Dioden 111 und 112 verbunden, deren Verbindungspunkt an die Leitung 120 angeschlossen ist.

Die Leitung 110 ist über zwei Widerstände 114 und 119 mit der Leitung 120 verbunden. Die Leitung 120 ist über eine Diode 116 mit dem Emitter des Transistors 80 und über einen Widerstand 115 mit der Leitung 72 verbunden. Weiterhin liegt zwischen der Leitung 72 und dem Verbindungspunkt der Widerstände 114 und 119 ein Kondensator 117.

Es sind nun drei Betriebszustände möglich. Der erste Betriebszustand ist beim Einschalten gegeben, d. h. zu dem Zeitpunkt, an welchem weder an der Leitung 15 bzw. 110 noch an der Leitung 120 eine Spannung erscheint. In diesem Fall arbeitet der Zündstromkreis C normal, da keinerlei Spannungen auf die Basiselektrode des Transistors 80 einwirken, die dessen Betriebsweise nachteilig beeinflussen könnten. Die Spannung wird sich entsprechend der Bemessung des Kondensators 83 und des Widerstandes 84, wie oben beschrieben, einstellen. Beim zweiten Betriebszustand ist sowohl auf der Leitung UO als auch auf der Leitung 120 die normale Betriebsspannung. Die Spannung auf der Leitung 120 ist somit auf einem positiven Potential gehalten, so daß ebenfalls kein Potential zu dem Emitter des Transistors 80 gelangen kann, welches diesen nachteilig beeinflussen könnte.

Ist hingegen gemäß dem dritten Betriebszustand auf der Leitung 110 eine Spannung und fehlt beispielsweise infolge eines Kurzschlusses die Spannung auf der Leitung 120, so ist zufolge des negativen Potentials, welches durch die Leitung 15 auf die Leitung 120 übertragen wird, die Diode 116 leitend, und die Basis des Transistors 80 erhält eine negative Vorspannung, so daß das System nicht schwingen kann.

Das System bleibt nun so lange gesperrt, bis der Kondensator 117, der parallel zu den Widerständen 115, 119 liegt, entladen ist. Falls der Kurzschluß oder die kurzzeitige Belastung, die die Störung hervorgerufen hat, sich in der Zwischenzeit behoben hat, arbeitet das System nach erneutem Anschwingen des Zündstromkreises C ordnungsgemäß weiter. Die Sicherheitsschaltung ist insbesondere deswegen bedeutungsvoll, weil einer der steuerbaren Gleichrichter 50 oder 51 zufolge spezieller Belastungsbedingungen nicht gelöscht worden sein kann, so daß beide steuerbaren Gleichrichter 50 und 51 gleichzeitig gezündet sind.

Der Kondensator 117 und die Widerstände 115, müssen so bemessen sein, daß der Transistor 80 so lange gesperrt bleibt, bis die beiden steuerbaren Gleichrichter 50 und 51 mit Sicherheit erloschen sind.

Ist dies der Fall, arbeitet der Frequenzumformer weiter, wobei sich die Ausgangsspannung zufolge der Tatsache, daß die Zündung durch Impulsfolgen erfolgt, sofort wieder auf den Zustand einstellt, der durch die steuernde Wechselspannung an den Klemmen 23 des Transformators 24 gegeben ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Statischer Frequenzumformer, bestehend aus einer Leistungsgleichrichterstufe, einer Wechselrichterstufe mit steuerbaren Gleichrichtern und aus einem Zündstromkreis zur Zündung der steuerbaren Gleichrichter in der Wechselrichterstufe, wobei die Wechselrichterstufe einen Transformator enthält, der mit den Endpunkten seiner Primärwicklung über je eine Reihenschaltung einer Diode mit einem der steuerbaren Gleichrichter an den einen Pol der Leistungsgleichrichterstufe angeschlossen ist, während der andere Pol der Leistungsgleichrichterstufe mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung des Transformators verbunden ist, und ein Kommutierungskondensator vorgesehen ist, der die aus der Primärwicklung des Transformators und den beiden Dioden bestehende Reihenschaltung überbrückt, so daß durch Zünden eines steuerbaren Gleichrichters der andere steuerbare Gleichrichter durch die Ladung des Kondensators gelöscht wird, dadurchgekennzeichnet, daß zum schnellen Umladen des Kommutierungskondensators (59) unter Vermeidung von Spannungserhöhungen bei Leerlauf zwei mit den steuerbaren Gleichrichtern (50, 51) gleichsinnig gepolte Dioden (50 c, 51c) mit ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt (15 a) am Minuspol der Leistungsgleichrichterstufe (/4) angeschlossen sind und parallel zu jeder Primärwicklungshälfte (43 a, 436) je ein Widerstand (55, 56) vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen