CH460929A - Schwingkreiswechsel- oder Umrichter - Google Patents

Description

  (Zusatzpatent zum Hauptpatent 431699)         Schwingkreiswechsel-    oder Umrichter    Das Hauptpatent betrifft einen     Schwingkreiswechsel-          oder    Umrichter, bei dem in einen aus einer     Induktivität     und einer Kapazität bestehenden     Schwingkreis    zusätzlich  eine Schaltdrossel derart geschaltet ist, dass während der       Ummagnetisierungszeit    der Schaltdrossel ein oder meh  rere steuerbare Gleichrichter die     Kapazität    aus einer  Gleich- oder     Wechselspannungsquelle    über eine oder  mehrere     Induktivitäten    aufladen. Der Schwingkreis wird  durch den Verbraucher gedämpft.

   Die in dem Schwing  kreis liegende Schaltdrossel hat einen Kern aus     ferro-          magnetischem    Material und ist so bemessen, dass sie in  ungesättigtem Zustand eine wesentlich höhere     Indukti-          vität    als die     Ladeinduktivität,    in gesättigtem Zustand  hingegen eine kleinere     Induktivität    als die Schwingkreis  induktivität aufweist.  



  Aufgabe der Schaltdrossel ist es, die aufeinanderfol  genden Halbwellen des     Schwingkreisstromes    um eine be  stimmte Zeit     At    zu verzögern. Die Zeitspanne     At    ist die       Ummagnetisierungszeit    des Kernmaterials. Während der       Ummagnetisierungszeit    fliesst nur ein sehr kleiner, ge  genüber dem eigentlichen     Schwingkreisstrom        vernachläs-          sigbarer    Strom. Die Schwingung ist also praktisch wäh  rend der     Ummagnetisierungszeit    unterbrochen.  



  In dieser Zeit     At    wird der die     Schwingkreiskapazität     darstellende Kondensator über den steuerbaren Gleich  richter und die     Ladeinduktivität    nachgeladen. Unmittel  bar nach der     Stromflusszeit        muss    auch mindestens die       Freiwerdezeit    des     Thyristors    abgewartet werden, bis die  ser wieder in     Durchlassrichtung    sperrfähig ist.

   Die Zeit       At    muss also gleich oder grösser sein als die Summe aus       Nachladezeit    und     Freiwerdezeit.    Bei höheren Frequen  zen wird die     Halbwellendauer    T/2 des Schwingkreis  stromes gleich oder kleiner als die Zeit     At.    Die Strom  kurve ist dann stark     verzerrt,    und die im Lastwiderstand  umgesetzte Leistung wird mit dem Verhältnis  kleiner.
EMI0001.0039  
    Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieser Be  schränkung und besteht darin,

   dass n     Kondensatoren       über n     Schaltdrosseln    an eine gemeinsame Schwingkreis  induktivität geschaltet sind und dass die Kondensatoren  durch Zünden von steuerbaren Gleichrichtern in einer  bestimmten Reihenfolge so aufgeladen werden, dass die  Schaltdrosseln, deren     Ummagnetisierungszeiten    das     (n-1)-          fache    der     Halbwellendauer    der     Kondensatorumlade-          ströme    betragen, zeitlich so nacheinander in den gesättig  ten Zustand gebracht werden, dass sich stets nur eine  Schaltdrossel im gesättigten Zustand befindet.  



  Die Kondensatoren mit den zugehörigen Schaltdros  seln und der gemeinsamen     Schwingkreisinduktivität    kön  nen so in der Schaltung liegen, dass die Kondensatoren  einerseits mit einem Pol der     Betriebsspannungsquelle    und  der     Schwingkreisinduktivität    verbunden sind und dass  die anderen Anschlüsse der Kondensatoren, an denen  auch die Anschlüsse der zugehörigen Schaltdrosseln lie  gen, über jeweils einen steuerbaren Gleichrichter mit dem  anderen Pol der     Betriebsspannungsquelle    verbunden sind.  



  Bei einer anderen Ausbildungsform der Erfindung, die  sich durch besonders gute Annäherung des Wechselstro  mes an eine     Sinusform    auszeichnet, sind die     Kondensa-          toranschlüsse,    an die die     Schwingkreisinduktivität    ange  schlossen ist, an den     Mittelabgriff    der     Betriebsspannungs-          quelle    geschaltet, während die anderen     Kondensatoran-          schlüsse,    an denen die zugehörigen Schaltdrosseln lie  gen,

   über jeweils zwei steuerbare Gleichrichter entge  gengesetzter     Durchlassrichtung    mit den Polen der     Be-          triebsspannungsquelle    verbunden sind.  



  Die     Erfindung    wird anhand der Zeichnung beispiels  weise näher erläutert.  



  Es zeigt:       Fig.l    eine erfindungsgemässe     Wechselrichterschal-          tung    mit drei Kondensatoren und einem     Thyristor    je  Kondensator.  



       Fig.2    eine erfindungsgemässe     Wechselrichterschal-          tung    mit drei Kondensatoren und zwei     Thyristoren    je  Kondensator.  



  In     Fig.    la sind steuerbare Gleichrichter 5, 5' und 5",  zum Beispiel     Thyristoren,    anodenseitig über eine In  duktivität 6, eine sogenannte     Ladeinduktivität,    mit dem      positiven Pol einer     Betriebsspannungsquelle    1 verbunden.  Der negative Pol der     Betriebsspannungsquelle    ist mit  drei Kondensatoren 2, 2' und 2" sowie einer Schwing  kreisinduktivität 4 verbunden. Parallel zu den Konden  satoren 2, 2' und 2" liegen     Schaltdrosseln    3, 3' und 3"  mit der zu ihnen     in    Reihe geschalteten Schwingkreis  induktivität 4.  



  In den Figuren     1b    -     1d    ist der zeitliche Verlauf der  Ströme     i"    i     ,.    und     i5"    durch die nacheinander gezündeten       Thyristoren    5, 5' und 5" skizziert.

   Die Figuren     1e    -     1g     stellen den zeitlichen     Verlauf    der Ströme     is,        i3-    und     i3"     durch die Schaltdrosseln dar, und     Fig.        lh    zeigt, wie sich  die Halbwellen dieser Ströme in der     Schwingkreisinduk-          tivität    4 zu einer annähernd     sinusförmigen    Stromkurve       aneinanderreihen.     



  Um einen lückenlosen und annähernd     sinusförmigen     Stromverlauf     in    der nicht dargestellten Belastung zu er  reichen, muss die     Ummagnetisierungszeit        At    der Schalt  drosseln doppelt so lang sein wie die     Halbwellendauer     T/2 des Umladestromes.  



       In        Fig.    2 ist eine Ausbildungsform der Erfindung  dargestellt, die eine noch bessere Annäherung des Wech  selstromes in der     Induktivität    4 an die     Sinusform    ge  währleistet.  



  Sie unterscheidet sich von der Schaltung entsprechend       Fig.    1 vor allem dadurch, dass die Kondensatoren 2 einer  seits mit einem     Mittelabgriff    M der     Betriebsspannungs-          quelle    1, l', andererseits über je einen     Thyristor    7, T,  8, 8', 9, 9'     unterschiedlicher        Durchlassrichtung    mit den  Polen der     Betriebsspannungsquelle    verbunden sind. Die  Schaltdrosseln 3, 3' und 3" mit der zu ihnen in Reihe  geschalteten     Schwingkreisinduktivität    4 liegen wieder par  allel zu den Kondensatoren 2, 2' und 2".

   Die     I,adein-          duktivität    ist in zwei     Teilinduktivitäten    6 und 6' aufge  löst.  



  Die Anzahl der Kondensatoren und Schaltdrosseln  ist bei der beschriebenen     Wechselrichterschaltung    natür  lich nicht auf drei beschränkt. Je grösser die Zahl, um so  höhere Frequenzen lassen sich mit der Schaltung errei  chen, denn die kürzeste     Ummagnetisierungszeit        At    wird  durch die     Stromflusszeit    und die     Freiwerdezeit    der  steuerbaren Gleichrichter     bestimmt    und kann nicht belie  big     verringert    werden.

   Allgemein gilt, dass bei Verwen  dung von n Kondensatoren und Schaltdrosseln und der  Forderung lückenlosen Stromverlaufes die Ummagneti-         sierungszeit        4t    jeder Schaltdrossel das     (n-1)-fache    der       Halbwellendauer    des Umladestromes der Kondensatoren  betragen muss. Ausserdem muss die Zahl der Konden  satoren und     Schaltdrosseln    eine ungerade Zahl sein, wenn  in der Belastung positive und negative     Stromhalbwellen     abwechselnd aufeinander folgen sollen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schwingkreiswechsel- oder Umrichter, nach Patentan spruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass n Kondensatoren über n Schaltdrosseln (3, 3', 3") an eine gemeinsame Schwingkreisinduktivität (4) geschaltet sind, und dass die Kondensatoren durch Zünden von steuer baren Gleichrichtern (5, 5', 5") in einer bestimmten Reihenfolge so aufgeladen werden, dass die Schaltdros seln, deren Ummagnetisierungsseiten jeweils das (n-1)- fache der Halbwellendauer des Kondensatorumladestro- mes betragen,

   zeitlich so nacheinander in Sättigung ge bracht werden, dass sich stets nur eine Schaltdrossel in Sättigung befindet. UNTERANSPRÜCHE 1. Schwingkreiswechsel- oder Umrichter nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Konden satoren (2, 2', 2") einerseits mit einem Pol der Betriebs spannungsquelle (1) und der Schwingkreisinduktivität (4), andererseits mit den zugehörigen Schaltdrosseln (3, 3', 3") und über jeweils einen steuerbaren Gleichrichter (5, 5', 5") mit dem anderen Pol der Betriebsspannungsquelle (1) verbunden sind (Fig. 1).

   2. Schwingkreiswechsel- oder Umrichter nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensa toren (2, 2', 2") einerseits mit dem Mittelabgriff (M) der Betriebsspannungsquelle (1, 1') und der Schwingkreisin- duktivität (4), andererseits mit den zugehörigen Schalt drosseln (3, 3', 3") und jeweils über zwei steuerbare Gleichrichter (7, 7', 8, 8'; 9, 9') entgegengesetzter Durch- lassrichtung mit den Polen der Betriebsspannungsquelle (1, 1') verbunden sind (Fig. 2).