DE1960749A1

DE1960749A1 - Schaltungsanordnung zur Verminderung der Umschaltverluste bei Gleichstromumrichtern

Info

Publication number: DE1960749A1
Application number: DE19691960749
Authority: DE
Inventors: Rene Dipl-Ing Hengelhaupt; Juergen Popp
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1969-12-03
Publication date: 1971-06-09
Also published as: DE1960749B2

Description

Schaltungsanordnung zur Verminderung der Umschaltverluste bei Gleichstrouüirichtern.
Bei selbstgefUhrten Wechselrichtern mit Transistorschaltern und Steuerübertrager im Rückkopplungsweg wird der Umschaltvorgang eingeleitet, wenn der Steuerkern in Sättigung geht.
Die Eisenverluste im ieistungstransformator und die Umschaltverluste in den Transistoren sind kleiner als bei Wechselrichtern, bei denen die Umschaltung durch Sättigung des Beistungstransformators verursacht wird.
Bei Gleichstromumrichtern, die aus Wechselrichter mit Steuerübertrager und einem Gleichrichterkreis mit Kondensatorsiebung bestehen, kann die Emitter-Basis-Spannung umpolen, bevor der Beistungstransformator umschaltet. Hierdurch entstehen Umschaltverluste, insbesondere dann, wenn die Transistoren leitend geschaltet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der eine Verminderung dieser Verluste mit einfachen Mitteln erreicht wird. Die lösung nach der Erfindung besteht darin, daß die Kopplung vom Leistungstransformator und Steuerübertrager auf der Sekundärseite des Leistungstransformators vor den Dioden des Gleichrichterkreises erfolgt. Auf diese Weise erreicht man praktisch eine gleichzeitige Umschaltung von Emitter-Basis-Spannung und Transformatorspannung und damit eine Verminderung der Umschaltverluste. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Wechselrichter erst dann umschaltet, wenn die Dioden ausgeräumt sind, d.h. der Transistor also keinen Verbraucherstrom mehr führt und die KondensatorsFannung nicht mehr auf den Rückkopplungsweg wirkt. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist nicht auf Gleichstromumrichter mit einem Ausgang beschränkt, sondern auch bei mehreren Ausgängen eines Gleichstromumrichters anwendbar.
Die Erfindung wird anhand der Figur erläutert.
Der Gleichstromumrichter besteht aus einem Wechselrichter, einer Gleichrichterschaltung Grl, Gr2, einem Siebkondensator C2 und einem Belastungswiderstand R5. Der Eingang, an dem die Spannung UE anliegt, und der Ausgang mit der Spannung UA sind galvanisch getrennt. Der Wechselrichter arbeitet in Gegentaktschaltung mit einem Steuerübertrager.
Er besitzt einen Leistungstransformator Trl mit Mittelanzapfung, Transistorschalter T1, T2, den Steuerübertrager r2 im Rückkopplungsweg und eine Anschwinghilfe Gr7, C4, R2.
Im Basistromkreis der Transistoren sind die Widerstände R3 und R4 vorgesehen. Die Primärwicklung des Steuerübertragers liegt über einen Rückkopplungswiderstand R1 an der Ausgangswechselspannung. Eine Spannungsbegrenzung, bestehend aus den Gleichrichtern Gr3 bis 6, einer Zenerdiode Daund einem Kondensator C3, hält die Spannung am Steuerübertrager konstant. Zu erwähnen ist ferner im Eingangskrei-s eine Induktivität L und ein Kondensator C1.
Nach der bisher bekannten Technik wird die Rückkopplungsspannung von der Primärseite des ieistungstransformators abgegriffen, was in dem Ausfiihrungsbeispiel durch die Verbindung AB und CD dargestellt ist. Der Umschaltvorgang beginnt mit der Sättigung des Steuerübertragers. Während dieses Vorganges kann, noch bevor die Spannung am Leistungstransformators umschaltet, die Emitter-Basis-Spannung umpolen, und zwar sogar mehrfach. Hierdurch entstehenU.mschaltverluste, insbesondere wenn die Transistoren leitend geschaltet werden.
Gemäß der Erfindung wird der Rückkopplungsweg auf der Sekundärseite des Leistungstransformators Trl vor den Dioden des Gleichrichterkreises Gurt, Gr2 abgezweigt, was in der Figur durch die gestrichelte Verbindung angedeutet ist. Bei dieser Schaltungsanordnung besteht allerdings die Verbindung zwischen A und B bzw. C und D nicht mehr.
Durch diesen Abzweig der Rückkopplungsspannung ergibt sich praktisch eine gleichzeitige Umschaltung von Transformator und Emitter-Basisspannung und somit auch eine Verringerung der Umschaltverluste. Die Rückkopplungsspannung ist dann, abgesehen von der Schleusenspannung der Dioden Grl, Gr2, der Spannung am Siebkondensator C2 so lange gleich, bis die Dioden ausgeräumt sind. Die ransistoren führen dann keinen Verbraucherstrom mehr und nur noch den vergleichsweisen kleinen Magnetisierungs- und Rückkopplungsstrom.
Durch den strichpunktiert eingezeichneten Schaltungsteil ist angedeutet, daß die Lösung der Erfindung auch bei mehreren Ausgängen eines Gleichstromumrichters anwendbar ist.
Durch die Spannungsstabilisierung am Steuerkern (Gr3 bis 6, D, C3) wird verhindert, daß Änderungen der Betriebsspannung UE oder des Verbraucherstromes die Frequenz und die Ansteuerung der Transistoren beeinflussen können. Beim Umschalten der Sättigungsinduktivität des Steuerkerns können Spannungsspitzen nicht auftreten.
1 Patentanspruch 1 Figur

Claims

P a t e n t a n 8 2 r u c h P a t e n t a n ~~~~~~~~ Schaltungsanordnung zur Verminderung der Umschaltverluste bei Gleichstromumrichtern, bestehend aus einem selbstgefuhrten Wechselrichter mit Transistorschaltern, Leistungstransformator und Steuerübertrager und ferner einem nachgeschalteten Gleichrichterkreis mit Ladekondensator, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rückkopplung über den Steuerübertrager von der Sekundärseite des Leistungstransformators vor den Dioden des Gleichrichterkreises erfolgt.