DE3025115A1 - Forced commutated transistor inverter with power supply winding - has start=up supply taken from DC source which turns off automatically when operating - Google Patents

Forced commutated transistor inverter with power supply winding - has start=up supply taken from DC source which turns off automatically when operating

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DE3025115A1 DE19803025115 DE3025115A DE3025115A1 DE 3025115 A1 DE3025115 A1 DE 3025115A1 DE 19803025115 DE19803025115 DE 19803025115 DE 3025115 A DE3025115 A DE 3025115A DE 3025115 A1 DE3025115 A1 DE 3025115A1
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    • H02M7/538—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration
    • H02M7/53803—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration with automatic control of output voltage or current

Abstract

In the inverter two power transistors connect the prim. winding of a transformer alternately to opposite poles of a d.c. supply. A.C. voltages can be taken from the sec. windings. One sec. winding provides the power supply, typically 15 volts from a rectifier, for the regulator controlling the transistor switching. In order to start the inverter a temporary power supply is taken from the d.c. source. Typically this power supply is switched on by an NPN transistor which connects a simple stabilised voltage, typically 12 to 14 volts, to the regulator. When the inverter starts up the self-excited power supply takes over, on account of its higher voltage, and the start up supply turns off. The transistor can be protected against overload by a temp. sensitive switch between the base and zero voltage rail.

Description

Anordnung für einen fremdgeführten WechselrichterArrangement for an externally operated inverter

(Zusatzpatentanmeldung zu Patent, bzw. Patentanmeldung P 30 11 540.3) Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie sieim Hauptpatent bzw. der Hauptpatentanmeldung niedergelegt ist.(Additional patent application to patent or patent application P 30 11 540.3) The invention relates to an arrangement according to the preamble of the patent claim 1, as laid down in the main patent or the main patent application.

Mit dem Gegenstand des Hauptpatentes bzw. der Hauptpatentanmeldung wird bereits eine wesentliche Ersparnis durch Minderung der Verluste erreicht, indem die in den erforderlichen Spannungsherabsetzungs- und Stabil isierungs stufen normalerweise auftretende Dauerverlustleistung auf die bei den Startvorgängen auftretende Verlustleistung reduziert wird. Die anfallende Wärme verringert sich entsprechend und Kühlungsprobleme entfallen.With the subject matter of the main patent or the main patent application a substantial saving is already achieved by reducing losses by normally those in the required voltage reduction and stabilization stages occurring continuous power loss on the power loss occurring during the start processes is reduced. The resulting heat is reduced accordingly and cooling problems omitted.

Zweck der Erfindung ist es, die Schaltung weiter zu vermessern, wobei die Aufgabe speziell darin besteht, die Verlustleistung während der Startphase~weiter zu verringern. Es gilt nicht eine Startzeit exakt vorzugeben, sondern bereits dann abzuschalten, wenn der Wechselrichter schwingt. Dabei soll darüberhinaus unter dem übergeordneten Gesichtspunkt weiter erhöhter Betriebssicherheit der Bauteil- und Kostenaufwand gesenkt werden.The purpose of the invention is to further measure the circuit, whereby the task specifically is to continue the power dissipation during the start-up phase to reduce. It is not necessary to specify a start time exactly, but already then switch off when the inverter oscillates. In addition, under the overriding aspect of further increased operational safety of the component and Costs can be reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Anordnung der eingangs genannten Art gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved for an arrangement of the type mentioned at the beginning mentioned type according to the characterizing part of claim 1 solved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Schaltungsmerkmale sind den Unteransprüchen entnehmbar.Further advantageous configurations and circuit features are the Subclaims can be found.

Anhand eines schematischen Schaltbildes wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.The invention is described below with the aid of a schematic circuit diagram explained in more detail.

Die Zeichnungsfigur zeigt einen fremdgesteuerten Transistor-Wechselrichter 1 (gestrichelt umrahmt) mit einem Steuerungs-und Regelungsteil 2 zur Impulsbreitenregelung.The drawing shows an externally controlled transistor inverter 1 (framed by dashed lines) with a control and regulation part 2 for pulse width regulation.

Die erfindungsgemäße Start schaltung 3 ist strichpunktiert umrahmt. Der Wechselrichter 1 besteht aus zwei abwechselnd schaltenden Leistungstransistoren 4 und 5, die eine an den Anschlüssen 6 und 7 anliegende unstabilisierte Betriebsgleichspannung UN (hier z.B. 110 V =) mit abwechselnder Polarität an die Primärwicklung 8 des WechselrichtertransHrmators legen. Mit 9, 10, 11, 12, 13 sind Sekundärwicklungen bezeichnet, aus denen - ggf. nach entsprechender Gleichrichtung und Siebung - stabilisierte Spannungen z.T. verschiedener Spannungshöhe entnommen werden sollen. Die Sekundärwicklung 9 ist über einen Gleichrichter 14 an die Anschlüsse a und b des Regelteils 2 gefiihrt und dient neben der Spannungsselbstversorgung mit z.B. 14 bis 15 V Gleichspannung gleichzeitig als gemeinsame Istwertgröße für alle zu iCbilisierenden Spannungen der Wicklung 9 bis 13. Mittels einer dem Regelteil 2 internen IC-Eeschaltung werden die beiden Leistungstransistoren 4 und 5.über die Anschlüsse f, g, h, i im: Sinne einer Impulsbreitenregelung gesteuert. Über einen Stromwandler 15 und einen Gleichrichter 16 wird-noch ein dem Laststrom in Wechselrichter 1 fließender proportionaler Istwert dem Steuer-und Regelteil 2 zugeführt (Anschlüsse c, d). Anschluß e dient der Spannungsversorgung. Mit 17 und 18 sind im übrigen noch zwei Freilaufdioden und mit 19 und 20 Siebkondensatoren mit Parallelwiderständen 21, 22 bezeichnet.The start circuit 3 according to the invention is framed by dash-dotted lines. The inverter 1 consists of two alternately switching power transistors 4 and 5, the unstabilized DC operating voltage applied to terminals 6 and 7 UN (here e.g. 110 V =) with alternating polarity to the primary winding 8 of the inverter transformer place. With 9, 10, 11, 12, 13 secondary windings are designated, from which - if necessary after appropriate rectification and sieving - stabilized voltages partly different Voltage level should be taken. The secondary winding 9 is via a rectifier 14 to the connections a and b of the control part 2 and is used in addition to the power supply with e.g. 14 to 15 V DC voltage at the same time as a common actual value variable for all voltages of winding 9 to 13 to be iCbilized. By means of one of the regulating part 2 internal IC circuit, the two power transistors 4 and 5. over the connections f, g, h, i controlled in the sense of a pulse width regulation. Above a current converter 15 and a rectifier 16 are added to the load current in Inverter 1 is supplied with a flowing proportional actual value to the control and regulating part 2 (Connections c, d). Connection e is used for the power supply. At 17 and 18 are Incidentally, two free-wheeling diodes and 19 and 20 filter capacitors with parallel resistors 21, 22 designated.

Da der Wechselrichter 1 über den Regel- und Steuerteil 2 fremdgesteuert wird, dessen Stromversorgung wiederum vom Wechselrichter 1 abhängig ist, kann der Wechselrichter 1 ohne fremde Hilfe nicht anschwingen. Der Start kann nur durch Anlegen einer Fremdspannung erfolgen und wird meist mit der Betriebsgleichspannung UN, die dazu auf das Versorgungsspannungsniveau für den Steuer- und Regelteil 2 heruntergeteilt werden muß, durchgeführt. Beim Zuschaltern der Betriebsgleichspannung UN liegt diese an einem Spannungsteiler, der aus einem Vorwiderstand 23, der Diode 39 und der Z-Diode 24 gebildet ist. Der NPN-Transistor 35 erhöht damit über den die Teilerpunkt 37 Steuerspannung an seiner Basis, die gegenüber seinem Emitter positiv ist, es fließt ein Basisstrom und der Transistor 35 schaltet durch. Der Kondensator 25 wird damit schlagartig aufgeladen, wobei die Spannung auf 14 V stabilisiert und begrenzt wird. Höheres Potential wird über Widerstand 36, Diode 39 und Z-Diode 24 abgeleitet. Am Ausgang 38 der Startschaltung 3 steht damit die Startspannung von 14 Vs an. Sie wird an den Anschluß e für die Spannungsversorgung des Steuer- und Regelteils 2 herangeführt. Der Wechselrichter mit den Transistoren 4 und 5 schwingt an und erzeugt im Wechselrichtertransformator in allen Sekundärwicklungsteilen Spannungen. In der Sekundärwicklung 9 baut sich die Selbstveorgungswechselspannung auf, die gleichgerichtet durch die Brücke 14 beim eingeschwungenen Zustand des Wechselrichters etwas höher liegt als die Startspannung, hier z.B. 15 V.Since the inverter 1 is controlled externally via the regulating and control part 2 is, whose power supply is in turn dependent on the inverter 1, can Inverter 1 does not start to oscillate without external help. The start can only be achieved by mooring an external voltage and is usually with the DC operating voltage UN, the for this purpose divided down to the supply voltage level for the control and regulation part 2 must be carried out. When the DC operating voltage UN is switched on, this is present at a voltage divider, which consists of a series resistor 23, the diode 39 and the Zener diode 24 is formed. The NPN transistor 35 thus increases over the dividing point 37 Control voltage at its base, which is positive with respect to its emitter, it flows a base current and the transistor 35 turns on. The capacitor 25 is thus suddenly charged, the voltage being stabilized and limited to 14 V. Higher potential is derived via resistor 36, diode 39 and Zener diode 24. At the The starting voltage of 14 Vs is thus applied to output 38 of starting circuit 3. she is connected to connection e for the voltage supply of the control and regulation part 2 introduced. The inverter with the transistors 4 and 5 starts to oscillate and generates in the inverter transformer in all secondary winding parts voltages. In the Secondary winding 9 builds up the self-supply alternating voltage, which is rectified through the bridge 14 when the inverter is in a steady state some higher than the starting voltage, here e.g. 15 V.

Diese Selbstversorgungsspannung übernimmt nun die Spannungsversorgung des Steuer- und Regelteils 2. Gleichzeitig wird über Ausgang 38 der Startschaltung 2 das Emitterpotential des Transistors 35 um den etwas höheren Spannungswert über das Basispotential angehoben und der Transistor 35 sperrt.This self-supply voltage now takes over the power supply of the control and regulating part 2. At the same time, output 38 of the start circuit 2 the emitter potential of the transistor 35 by the slightly higher voltage value the base potential is raised and the transistor 35 blocks.

Die Startschaltung 3 ist damit abgeschaltet. Der Starthilfevorgang ist äußerst kurz und damit die Verlustleistung klein.The starting circuit 3 is thus switched off. The jump start process is extremely short and thus the power loss is small.

Der zur Wärmeabfuhr benötigte Kühlkörper kann kleiner bemessen werden.The heat sink required for heat dissipation can be made smaller.

Würde im Falle eines Defektes in der Steuerung oder im Wechselrichter selbst die zur Anhebung des Fmitterpotentials nötige Spannungnicht zur Verfügung stehen, könnte der Transistor 35 thermisch zerstört werden. Durch Anbringen eines zusätzlichen Temperaturschalters 40 (z.B. Bimetallschalter) auf dem Transistorgehäuse oder dem Kühlkörper kann dies verhindert werden. Dabei wird bei Erreichen der Ansprechtemperatur des Schalters 40 die Basis des Transistors 35 an Null-Potential gelegt, was ebenfalls zur Sperrung des Transistors 35 und damit -zu seiner Abkühlung führt. Nach er.folgter Abkühlung würde im vorliegenden Beispiel ein neues Startsignal gegeben.Would in the event of a defect in the controller or in the inverter even the voltage required to raise the transmitter potential is not available are, the transistor 35 could be thermally destroyed. By attaching a additional temperature switch 40 (e.g. bimetal switch) on the transistor housing or the heat sink, this can be prevented. When the response temperature is reached of the switch 40, the base of the transistor 35 is placed at zero potential, which is also to the blocking of the transistor 35 and thus -leads to its cooling. After he Cooling would be given a new start signal in the present example.

werden. Möglich sind jedoch auch Temperaturschalter und Ausführungen, die einen erneuten Startvorgang verhindern.will. However, temperature switches and versions are also possible, which prevent a restart process.

Die neue Startschaltung zeichnet sich durch ein Minimum an billigen Bauteilen aus, wobei die Bauteilanzahl positiv in die Sicherheit eingeht.The new starting circuit is characterized by a minimum of cheap Components, whereby the number of components has a positive impact on safety.

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Claims (6)

Patentansprüche 9 unordnung für einen über einen Steuer- und Regelteil fremdgeführten Wechselrichter, bei der abwechselnd ansteuerbare Transistoren die Primärwicklung eines Wechselrichtertransformators in verschiedenem Richtungssinn an eine Betriebsgleichspannung legen und bei der von Sekundärwicklungen des Wechselrichtertransformators differente Wechselspannungen abgreifbar sind, wobei der Steuer- und Regelteil von einer der Sekundärwicklungen niedriger Spannung selbst versorgt wird und eine Startschaltung die vorgesehen ist, über einleitend der Steuer- und Regelteil bis zur Spannungsselbstversorgung an die den Wechselrichter speisende Betriebsgleichspannung gelegt ist, (nach Patent ...., Patentanmeldung P 30 11 540.3), dadurch gekennzeichnet, daß die an das Steuer- und Regel---teil (2) gelegte Startspannung der Startschaltung (3) über einen steuerbaren Schalter geführt ist, der von der Selbstversorgungsspannung der Sekundärwicklung (9) des Wechselrichtertransformators beeinflußt wird und diese abschaltet.Claims 9 disorder for a control and regulating part Externally commutated inverter, with the alternately controllable transistors the Primary winding of an inverter transformer in different directions to a DC operating voltage and to the secondary windings of the inverter transformer different AC voltages can be tapped, the control and regulation part of one of the low voltage secondary windings is self-powered and a starter circuit which is provided, initially via the control and regulating part to the self-supply voltage to the operating DC voltage feeding the inverter (according to patent ...., patent application P 30 11 540.3), characterized in that the to the control and control --- part (2) applied starting voltage of the starting circuit (3) via a controllable Switch is led by the Self-supply voltage of the Secondary winding (9) of the inverter transformer is influenced and this turns off. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbarer Schalter ein NPN-Transistor (35) in Kollektor-Basis-Schaltung dient, dessen Emitter über die Selbstversorgungsspannung eine Potentialanhebung erfährt und damit in Sperrstellung zu bringen ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that as a controllable Switch an NPN transistor (35) in a collector-base circuit, the emitter of which is used undergoes a potential increase via the self-supply voltage and is thus in the locked position is to bring. 3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Startspannung und gleichgerichtete Selbstversorgungsspannung parallel am Spannungseingang (e) des Steuer- und Regelteils (2) liegen, und die Selbstversorgungsspannung geringfügig größer als die Startspannung ist.3. Arrangement according to claims 1 or 2, characterized in that that starting voltage and rectified self-supply voltage in parallel at the voltage input (e) of the control and regulating part (2), and the self-supply voltage slightly is greater than the starting voltage. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des steuernden Transistors (35) am Teilerpunkt (37) eines an die Betriebsgleichspannung (UN) angeschlossenen und über eine Z-Diode (24) stabilisierten Spannungsteilers (23, 24, 39) liegt und über einen WiSderstand (-36) mit dem Emitter verbunden ist, daß der Emitter mit dem Ausgang (38) der Startschaltung (3) sowie über einen Kondensätor J25) mit dem Z-diodenseitigen Ende (24) desSpannungsteilers (23, 24, 39) verbunden ist und daß der Kollektor des Transistors (35) mit dem anderen widerstandsseitigen Ende (23) des Spannungsteilers verknüpft ist.4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that that the base of the controlling transistor (35) at the divider point (37) is connected to the DC operating voltage (UN) connected and stabilized via a Zener diode (24) voltage divider (23, 24, 39) and is connected to the emitter via a resistor (-36), that the emitter with the output (38) of the starting circuit (3) and a capacitor J25) is connected to the Z-diode-side end (24) of the voltage divider (23, 24, 39) is and that the collector of the transistor (35) with the other resistor-side The end (23) of the voltage divider is linked. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler.(23, 24, 39) mit seinem widerstandsseitigen Ende (23) an der-Anschlußleitung (6) und mit seinem Z-diodenseitigen Ende (24) mit der Anschluß- und Masseleitung (7) verbunden ist.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the voltage divider. (23, 24, 39) with its resistance-side end (23) on the connection line (6) and with its Z-diode-side end (24) connected to the connection and ground line (7) is. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gehäuse oder dem Kühlkörper des Transistors (35) ein Temperaturschalter (40) angeordnet ist, der die Basis des Transistors (35) mit der Anschluß- und Masseleitung (7) verbindet.6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that on the housing or the heat sink of the transistor (35) a temperature switch (40) is arranged, which connects the base of the transistor (35) to the connection and ground line (7) connects.
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