AT386302B - Wechselrichter fuer induktive belastung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter für induktive Belastung in vollgesteuerter
Brückenschaltung mit in jedem Zweig angeordneten, angesteuerten gleichsinnig durchlässigen
Halbleiterschaltern (Transistoren) mit jeweils antiparallel geschalteter Rückstromdiode, und der induktiven Last im Brückenquerzweig, wobei durch eine Steuereinrichtung wechselweise diagonal in der Brücke liegende, gleichsinnig durchlässige Halbleiterschalter jeweils gleichzeitig angesteuert sind, und ein Mess-Stromwandler zur Erfassung des Laststromes vorhanden ist. 



   Bekanntlich lassen sich durch mikroprozessorgesteuerte Stromtorschaltungen aus Gleich- oder Wechselspannungsquellen mit Hilfe von pulsweitenmodulierten Signalen Wechselströme beliebig veränderbarer Frequenzen erzeugen. Auf dieser Basis arbeitende Frequenzumformer werden beispiels- weise zum Antrieb von Asynchronmotoren mit unterschiedlichen Drehzahlen verwendet. Eine beson- dere Bedeutung kommt den Wechselrichtern zu, die diese Wechselströme aus Gleichspannungsquellen gewinnen. 



   Ein spezielles Problem stellt hiebei die Messung der Laststromstärken solcher Verbraucher dar, wie sie zur Schnellabschaltung bei Auftreten von   Kurzschluss- oder   Überlastströmen erfor- derlich ist. Wechselstromwandler üblicher Art, die aus dem Laststrom eine zur Messung heranzieh- bare Sekundärspannung gewinnen, sind für Wechselströme veränderbarer Frequenz wenig geeignet, da das frequenzabhängige Übertragungsmass bei geringen Frequenzen unzureichend ist. 



   Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für Wechselrichter der genannten Art Mess-Strom- wandler zur Erfassung des Laststromes zu schaffen, die eine von der Frequenz des Ausgangs- stromes unabhängige Strommessung gestatten. Dieser Mess-Stromwandler weist erfindungsgemäss zwei Primärwicklungen und eine Sekundärwicklung auf, von denen jede Primärwicklung in jeweils einem der beiden über die Last geführten Brückenstromkreise in Serie mit dem Halbleiterschalter und der antiparallel geschalteten Rückstromdiode verschaltet ist und die Sekundärwicklung mit einem Strom-Messkreis verbunden ist. 



     Als Ausführungsbeispiel   der Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnungen eine   Wechselrichterschal-   tung für einphasige Lasten mit einem Stromwandler dargestellt. Die Fig. 2 zeigt die konkrete
Leitungsführung bei Verwendung eines   Ringkernwandlers.   Die Fig. 3 und 4 zeigen die Schaltung bzw. Leitungsführung bei Verwendung eines Moduls, der die Funktion eines Brückenzweigpaares ausführt. In Fig. 5 ist die Wechselrichterschaltung für den Antrieb eines dreiphasigen Asynchron- motors dargestellt. 



   Die in Fig. 1 komplett dargestellte Wechselrichterschaltung besteht im wesentlichen aus einer von einer Gleichspannungsquelle über die   Anschlüsse "+" und "-" gespeisten   Brückenschal- 
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T2, T3 und T4-- enthalten.motor. Die in den einander gegenüberliegenden Brückenzweigen liegenden   Transistoren --T1,   T4 bzw. T2, T3-- sind synchron gleichsinnig, jedoch paarweise gegensinnig gesteuert, derart, dass der die   Last --L-- durchfliessende   Strom in der einen Richtung über den   Transistor-Tl-   zugeführt und über den Transistor --T4-- abgeleitet wird, während die Zufuhr während der gegensinnigen Stromphasen über den Transistor --T3-- die Ableitung über den Transistor --T2-erfolgt. 



   Die Transistoren-Tl bis T4-- werden mit einer Pulsfrequenz von beispielsweise   l   kHz angesteuert, wobei das Puls-Pulspausen-Verhältnis dem jeweiligen Wert der der Last --L-- angebotenen Wechselspannung entspricht, deren Frequenz wesentlich niedriger ist als die Pulsfrequenz und über eine Steuereinheit, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, einstellbar ist. Auf jede Halbwelle eines Laststromes mit der Frequenz von beispielsweise   l   Hz entfallen in diesem Falle je 500 Impulse, wobei sich das Puls-Pulspausen-Verhältnis während der Dauer einer Halbwelle entsprechend dem zugehörigen Sinuswert verändert. 



   Wegen der   Induktivität   der   Last --L-- müssen   für die während der Impulspausen fliessenden Abmagnetisierungsströme (Rückstrom) Strompfade vorgesehen sein, die über die den Transistoren   - Tl   bis T4-- antiparallel geschalteten   Dioden-DI   bis D4-- verlaufen und sich über den Generator-Eingangskreis schliessen. 



   Zum Zweck der Messung des die   Last --L-- durchfliessenden   Stromes sind in ein Paar von benachbarten   Brückenzweigen-Tl, D1 und T2, D2--   zwei   Primärwicklungen-Pl   bzw. P2-- 

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 eines Stromwandlers geschaltet. Die eine   Primärwicklung-Pl-ist   im Rhythmus der Impulse und entsprechend dem jeweiligen Puls-Pulspausen-Verhältnis vom Laststrom, die andere vom 
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 und in Spannungsimpulse umgesetzten Stromimpulse zum jeweiligen Stromwert, der mittels einer
Auswerteschaltung --A-- auf übliche Weise ausgewertet wird. Da die Transformation im Stromwand- ler bei niedriger Frequenz des Laststromes vorwiegend mit der viel höheren Impulsfrequenz erfolgt, ist ein gleichbleibendes Übertragungsmass und daher eine einwandfreie Messung gewähr- leistet. 



   Wenn der Laststrom hoch ist, genügt für die Stromwandlung beispielsweise ein Ringkernwand- ler --R--, bei dem, wie in Fig. 2 dargestellt, zur primären Erregung das blosse Durchstecken der stromführenden Leitung genügt. Die allerdings sehr viele Windungen aufweisende Sekundär- wicklung ist hier nicht dargestellt. 



   Es ist bekannt, die   Schaltelemente --T1, D1, T2, D2--   von Brückenzweigpaaren, so wie in
Fig. 3 durch strichlierte Linien angedeutet, in integrierter Bauweise zu kompakten Modulen --M-- zu vereinigen. In diesem Fall sind die   Primärwicklungen-P1, P2--   zwischen die Eingangs-An- schlüsse des Moduls --M-- und die Anschlüsse der Speisestromquelle einzuschalten. Die bei ausreichend starkem Laststrom vereinfachte Leitungsführung bei Verwendung eines Ringkernwand- lers --R-- ist in Fig. 4 gezeigt. 



   Die erfindungsgemässe Stromwandlerschaltung lässt sich, wie in Fig. 5 dargestellt auch bei dreiphasigen Verbrauchern anwenden, beispielsweise zur Speisung der   Ständerwicklungen --SW--   eines Asynchronmotors. Hiebei sind bloss in zwei Brückenzweigpaaren Stromwandler--S, S'vorzusehen, da sich der Strom des dritten Brückenzweigpaares als negative Summe der beiden andern Ströme ermitteln lässt. Die Ausgänge der   Stromwandler-S, S'-sind   voneinander getrennt der   Auswerteeinrichtung --A-- zugeführt.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Wechselrichter für induktive Belastung in vollgesteuerter Brückenschaltung mit in jedem Zweig angeordneten, angesteuerten gleichsinnig durchlässigen Halbleiterschaltern (Transistoren) mit jeweils antiparallel geschalteter Rückstromdiode, und der induktiven Last im Brückenquerzweig, wobei durch eine Steuereinrichtung wechselweise diagonal in der Brücke liegende, gleichsinnig durchlässige Halbleiterschalter jeweils gleichzeitig angesteuert sind, und ein Mess-Stromwandler zur Erfassung des Laststromes vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei Primärwicklungen (P1, P2) und eine Sekundärwicklung (S) aufweist, von denen jede Primärwicklung (Pl bzw. P2) in jeweils einem der beiden über die Last (L) geführten Brückenstromkreise in Serie mit dem Halbleiterschalter (Tl, T4 bzw.

   T2, T3) und der antiparallel geschalteten Rückstromdiode (DI, D4 bzw. D2, D3) verschaltet ist und die Sekundärwicklung (S) mit einem Strom-Messkreis (A) verbunden ist.