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CH644476A5 - Leistungswechselrichter. - Google Patents

Leistungswechselrichter. Download PDF

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Publication number
CH644476A5
CH644476A5 CH1062278A CH1062278A CH644476A5 CH 644476 A5 CH644476 A5 CH 644476A5 CH 1062278 A CH1062278 A CH 1062278A CH 1062278 A CH1062278 A CH 1062278A CH 644476 A5 CH644476 A5 CH 644476A5
Authority
CH
Switzerland
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inverter
positive
programmed
negative
series
Prior art date
Application number
CH1062278A
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English (en)
Inventor
Daniel Joseph Marceau
Robert Michael Moriarty
Original Assignee
United Technologies Corp
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Publication date
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Publication of CH644476A5 publication Critical patent/CH644476A5/de

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
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    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungswechselrichter zum Umwandeln von Gleichstromenergie in Wechselstromenergie mit im wesentlichen sinusförmiger Kurvenform.
Leistungswechselrichter sind bekannt, und es handelt sich um Vorrichtungen, die dazu dienen, elektrische Gleichstrom- « energie, die beispielsweise aus einer Brennstoffzelle oder dergleichen stammt, in elektrische Wechselstromenergie umzuwandeln, die hauptsächlich in dieser Form von öffentlichen
Stromversorgungseinrichtungen benutzt wird. Solche Vorrichtungen müssen häufig ein Paar Schalter enthalten, die als ein Pol bezeichnet werden und als eine Halbbrücke oder Vollbrücke in Reihe an die positive und die negative Sammelschiene angeschlossen sind, die von der Gleichstromquelle kommen. Durch Betätigen der Schalter in jedem Pol wird eine Reihe von positiv und negativ verlaufenden Impulsen gebildet, die eine Hauptkomponente haben, welche der gewünschten sinusförmigen Grundkurvenform des Wechselstroms entspricht. Die Erzeugung von elektrischer Wechsel-stromenerie durch solche Vorrichtungen führt von Natur aus zur Erzeugung der harmonischen Komponenten zusätzlich zu dem sinusförmigen Wechselstromgrundsignal, die durch irgendwelche Einrichtungen entfernt oder unterdrückt werden müssen, bevor der Belastungsstrom an eine Wechselstromvorrichtung oder eine öffentliche Stromversorgungseinrichtung abgegeben werden kann. Es sind zwar zahlreiche Verfahren zum Verringern des Gehalts an Harmonischen in einem Wechselrichterausgangssignal bereits vorgeschlagen worden, eine Kombination der Pulsbreitenmodulation zusammen mit einer gleichzeitigen Filterung hat jedoch zu einem relativ hochwertigen sinusförmigen Ausgangssignal geführt.
Aufgrund der Einführung der Festkörpertechnik auf dem Gebiet der Wechselrichter haben Leistungsschaltvorrichtungen, wie Leistungstransistoren, Thyristoren, usw. und integrierte Schaltungen eine beträchtliche Verringerung der Einzelteile, der Grösse und des Gewichts von Wéchselrichtern gestattet. Die Filter, die in einer Wechselrichterschaltung benutzt werden, sind deren teuerste und das grösste Gewicht aufweisende Bestandteile, weshalb zahlreiche Verfahren ent- ' wickelt worden sind, um den Umfang der Filterung zu minimieren, die zur Synthetisierung einer akzeptablen Wechselstromkurvenform erforderlich ist. Darüber hinaus erfordert die Verwendung von hochohmigen Filtern zum Beseitigen von Harmonischen eine grosse, in Reihe geschaltete Drossel, und normalerweise ist eine Spannungsregelung erforderlich, um den Spannungsabfall an dieser Drossel zu kompensieren, wenn sich Belastung des Wechselrichters ändert.
Aus der US-PS 3 614 590 ist ein Festkörperwechselrichter bekannt, bei welchem eine digital gewonnene Steuerkurvenform für die in Vollbrückenschaltung angeordneten Leistungsschaltvorrichtungen benutzt wird. Für die steuernde Kurvenform werden Spannungsimpulse gleicher Breite benutzt, deren Abstände ungleiche Breite haben und alle mit Bezug auf die ganze Zahl von gleichen Inkrementen erzeugt werden. Fig. 4 dieser Patentschrift zeigt eine Anzahl von programmierten Kurvenformen für die Schaltvorrichtungen, die dazu dienen, die Harmonischen in dem Wechselrichterausgangssignal zu verringern.
Die Erfindung schafft einen Leistungswechselrichter mit einer Schalteinrichtung, z.B. Festkör-perschaltern, dessen Steuerschaltungsanordnung und Laststromfilterung einen minimalen Umfang haben und der zu niedrigen Kosten pro Kilowatt hergestellt werden kann.
Der Leistungswechselrichter gemäss der Erfindung umfasst eine Eingangseinrichtung, die Gleichstromenergie aus einer Quelle empfängt, welche ein negatives und ein positives Eingangssignal hat, durch eine Schalteinrichtung, die entsprechend dem Zustand eines an eine Steuerklemme angelegten Betätigungssignals abwechselnd leitend und nichtleitend gemacht wird, um eine Reihe von positiven und negativen Impulsen aus der Gleichstromenergie zu erzeugen, durch eine Steuereinrichtung zum Erzeugen einer programmierten Kurvenform, die der Steuerklemme der Schalteinrichtung zugeführt wird und eine Reihe von Kerben aufweist, welche ein Grundwechselstromsignal zusammen mit gewissen Harmonischen niedrigerer Ordnung in dem Wechselrichterausgangssignal bilden und dabei die Grösse von Harmonischen
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höherer Ordnung verringern, und durch eine Filtereinrichtung, die mit der Schalteinrichtung verbunden ist und die Harmonischen höherer Ordnung aus den positiven und negativen Impulsen der Schalteinrichtung entfernt und dadurch das Wechselstromgrundsignal im wesentlichen sinusförmig macht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Steuereinrichtung weiter eine Speichereinrichtung enthalten, in welcher die programmierte Kurvenform an diskreten, adressierbaren Speicherplätzen gespeichert ist, einen Taktgeber, der ein Ausgangssignal liefert, das in Beziehung zu der Grundfrequenz des Wechselstromsignals steht, und eine Zählereinrichtung zum sequentiellen Adressieren der diskreten Speicherplätze in der Speichereinrichtung.
Des weitern kann die Speichereinrichtung eine Reihe von programmierten Kurvenformen erzeugen, deren Phasenbeziehung zu der anderen jeweils 120 elektrische Grad beträgt, und die Schalteinrichtung drei Paar Schalter enthalten, die so geschaltet sind, dass die negativen und positiven Impulse auf drei getrennten Leitungen erzeugt werden, wobei jeder Schalter der Schalterpaare entsprechend der programmierten Kurvenform abwechselnd leitend und nichtleitend gemacht wird und dadurch eine Reihe von positiven und negativen Impulsen auf der betreffenden gesonderten Leitung mit einer Phasenbeziehung von 120 elektrischen Grad in bezug auf jeden anderen erzeugt wird.
Die Filtereinrichtung kann ein 5%-Filter sein.
Die Filtereinrichtung kann eine in jede der Leitungen in Reihe liegende Drossel und einen an jede der Leitungen angeschlossenen Kondensator zum Empfangen der negativen und positiven Impulse enthalten.
Ein AusführbeispieJ der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen :
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung, die einen herkömmlichen dreiphasigen Halbbrückenleistungswechselrichter steuert,
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Steuerkurvenform, die an die Schaltvorrichtungen angelegt wird, und die Kurvenform der ungefilterten Ausgangsspannung der Ausführungsform von Fig. 1 zeigt.
Fig. 3 ein Diagramm, welches die verketteten Grössen der harmonischen Komponenten in dem Wechselrichterausgangssignal zeigt, und
Fig. 4 ein Diagramm, welches die besondere programmierte Kurvenform zusammen mit einer Halbperiode der Ausgangsspannungskurve des Wechselrichters zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Kurvenformgebers 10, mittels welchem sich wiederholte Folgen von programmierten Kurvenformen erzeugen lassen, die zum Steuern der Leitungssequenzen eines dreiphasigen LeistungsWechselrichters geeignet sind. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform enthält der Kurvenformgeber 10 einen digitalen Taktgeber 12, der eine Reihe von sich mit einer vorbestimmten Frequenz wiederholenden Impulsen erzeugt, die auf die Grundfrequenz des Ausgangssignals des Wechselrichters bezogen sind. Wenn beispielsweise ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von 60 Hz gewünscht wird, wird die Impulsfrequenz des Taktgebers 12 gleich einem Vielfachen der Frequenz von 60 Hz gewählt, damit jeder der 360 elektrischen Grade in der Grundfrequenz eine gleiche Anzahl von Taktgeberausgangsimpulsen enthält. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung werden für diese Impulsfrequenz 172,8 kHz gewählt.
Der Taktgeber 12 ist durch ein Leitung 14 mit einem Zähler 16 verbunden, der die einzelnen Impulse zählt, die durch den Taktgeber 12 erzeugt werden, und eine Reihe von frequenzbezogenen Rechteckschwingungen, von denen jede auf die anderen in bekannter Weise bezogen ist, auf mehreren Ausgangsleitungen erzeugt. Der Zähler 16 hat eine Rücksetzleitung 27, die, wenn ihr ein geeignetes Signal zugeführt wird, die bistabilen Schaltungen in ihren Anfangs- oder Nullzustand zurückbringt. Der Ausgang des Zählers 16 ist über eine Leitung 18, die mehrere Leiter enthält, mit den Eingängen eines Festwertspeichers 20 verbunden, so dass die diskreten Speicherplätze darin in der üblichen Weise sequentiell adressiert werden können.
Die Fig. 2A, 2B und 2C zeigen die programmierten Kurvenformen, die auf Leitungen 22,24 und 26 durch den Festwertspeicher 20 erzeugt werden. Ein Rücksetzimpuls wird periodisch an die Leitung 27 zu einer Zeit abgegeben, die dem Ende jeder vollen Periode des Grundsignals entspricht, um den Zähler 16 rückzusetzen. Die programmierte Kurvenform enthält Impulse mit ungleichen Breiten sowie neun Übergangs- oder Schaltpunkte in jeder Halbperiode des Grundsignals. Die programmierte ungleichen Breiten sowie neun Übergangs- oder Schaltpunkte in jeder Halbperiode des Grundsignals. Die programmierte Kurvenform entspricht während der letzten Halbperiode, d.h. während 180-360 elektrischen Grad, der umgekehrten Kurvenform der ersten Halbperiode, d.h. 0-180 elektrischen Grad. Digitale Inverter 28,30 und 32 sind mit den Leitungen 22 bzw. 24 bzw. 26 verbunden und dienen zum Erzeugen einer invertierten Kurvenform jeweils aus den programmierten Kurvenformen, die von dem Festwertspeicher 20 geliefert werden. Eine Steuerschaltung 34 empfängt jeweils die programmierten Kurvenformen und bildet ein Signal aus jeder programmierten Kurvenform, das zum Ansteuern der Schalteelemente eines Wechselrichters geeignet ist.
Ein wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung ist die Schaffung eines Leistungswechselrichteraufbaus zusammen mit einem Steuersystem, das mit niedrigen Kosten pro Kilowatt hergestellt werden kann.
Die Steuersignale aus der Steuerschaltung 34 werden über eine mehradrige Leitung 36 einem Wechselrichter 38 zugeführt. Der Wechselrichter 38 ist ein dreiphasiger Wechselrichter bekannter Art und enthält eine negative und eine positive Eingangssammelschiene 40 bzw. 42, an die eine äussere elektrische Stromquelle (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine Brennstoffzelle oder dergleichen, angeschlossen ist. Drei Paar Hochleistungsfestkörperschalter 43, 44 und 45, 46 sowie 47, 48 sind vorgesehen, und jedes Schalterpaar ist zwecks Wechselrichtung des elektrischen Gleichstroms zwischen die negative Eingangssammelschiene 40 und die positive Eingangssammelschiene 42 geschaltet. Diese Halbbrückenschaltung wird benutzt, da nur zwei Schaltelemente in jedem Pol benötigt werden. Die Schalter jedes Pols sind niemals gleichzeitig leitend, da das eine «Überbrückung» verursachen würde, bei der es sich im wesentlichen um einen Kurzschluss zwischen der negativen und der positiven Sammelschiene handeln würde, durch den ein Stromstoss hervorgerufen würde, der die Gleichstromquelle oder die Festkörperschalter oder beide beschädigen könnte. Statt dessen sind im Idealfall die Schaltelemente jedes in Reihe geschalteten Paares niemals gleichzeitig nichtleitend oder abgeschaltet, da das zur Folge hätte, dass der Stromfluss von der Gleichstromquelle zu der Belastung vorübergehend unerbrochen und dadurch der Wirkungsgrad verringert würde. Die Schalter 43,44,45,46,47,48 haben jeweils eine Steuerklemme 53 bzw. 54 bzw. 55 bzw. 56 bzw. 57 bzw. 58, die dazu dient, den Festkörperschalter wahlweise leitend oder nichtleitend zu machen, je nach dem Zustand des Steuersignals.
Leitungen 60, 62 und 64 sind mit den Leitungen, über die die Schalter 43 und 44 bzw. 45 und 46 bzw. 47 und 48 in Reihe geschaltet sind, verbunden und leiten den Laststrom aus den Schaltelementen. Ein Tiefpassfilter 66 empfängt den
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durch die Schalter fliessenden Laststrom und synthetisiert ein sinusförmiges Ausgangsspannungssignal. Das Filter enthält eine Drossel 68, eine Drossel 70 und eine Drossel 72, die mit den Leitungen 60 bzw. 62 bzw. 64 in Reihe geschaltet sind. Das Tiefpassfilter 66 enthält ausserdem einen Kondensator 74, der an die Leitungen 60, 62 angeschlossen ist, einen Kondensator 78, der an die Leitungen 60, 64 angeschlossen ist, und einen Kondensator 76, der an die Leitungen 62,64 angeschlossen ist. Obgleich das Tiefpassfilter 66 einen herkömmlichen Aufbau hat, kann ein Filter, das eine niedrige Impedanz hat und somit wenig kostet, in der Wechselrichterschaltung nach der Erfindung benutzt werden, indem die hier beschriebene besondere symmetrische, programmierte Schaltkurvenform benutzt wird. Zum Teil deshalb, weil statt der Verwendung eines Schaltmusters, in welchem die Kerben oder Schaltpunkte so gewählt werden, dass die niedrigeren Harmonischen so weit wie möglich verringert und dadurch die Harmonischen höherer Ordnung vermehrt werden, die Erfindung gestattet, Grössen von Harmonischen niedrigerer Ordnung zu wählen, die ihrerseits die Harmonischen höherer Ordnung verringern, so dass ein impedanzarmes Filter, z.B. ein 5%-Filter, benutzt werden kann, um schliesslich das Grundsinussignal zu synthetisieren. Zum Zwecke des besseren Verständnisses der Betriebsweise der Erfindung sei angemerkt, dass die Phase der Kurvenform, die auf jeder Leitung eines herkömmlichen dreiphasigen Wechselstromnetzes auftritt, um 120 elektrische Grad differiert, und deshalb wird diese Phasenbeziehung durch die programmierten Kurvenformen aus dem Festwertspeicher 20 hergestellt, wie die Fig. 2A-2C zeigen. Demgemäss sind die den Schalterpaaren zugeführten programmierten Kurvenformen gleich, mit Ausnahme ihrer Phasenlage, die 120 elektrischen Grad der Grundfrequenz entspricht.
Es ist ausserdem zu erkennen, dass die programmierte Kurvenform für jede Halbperiode gleich ist und neun Übergänge für Schaltpunkte enthält, die jeden Schalter wahlweise zwischen leitenden und nichtleitenden Zuständen umschalten. Die genauen optimalen Übergangspunkte für den Abgleich zwischen der Kerbung und dem Filter sind in der folgenden Tabelle in elektrischen Grad in bezug auf das Grundsignal angegeben.
Kurvenformparameter
Schaltpunkt Elektrische Grad
1 5,125
2 9,875
3 21,5
4 23,5
5 156,5
6 158,5
7 170,125
8 174,875
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Im Betrieb ist, wie Fig. 2A zeigt, zur Zeit T = 0 der Schalter 43 in seinem leitenden Zustand, während der Schalter 44 nichtleitend ist, und verbindet die positive Eingangssammelschiene mit der Leitung 60. Bei der Phase, die am genauesten 5,125 elektrischen Grad, inkrementiert durch den Taktgeber 12 über den Zähler 16, entspricht, erreicht der logische Zustand auf der Leitung 22 an dem Ausgang des Festwertspeichers 20 den ersten Punkt, und er ändert seinen Zustand und bringt den Schalter 43 in seinen nichtleitenden Zustand, während er gleichzeitig den Schalter 44 in seinen leitenden Zustand bringt. In diesem Zustand ist die negative Eingangssammelschiene 40 mit der Leitung 60 verbunden, die ihr Potential in das der negativen Eingangsspannung ändert. Diese Übergänge setzen sich über 180 elektrische Grad unter der Steuerung des Festwertspeichers 20 fort, und der leitende Zustand von jedem der Schalter 43 und 44 wird an den Übergangspunkten gewechselt, die in der Tabelle für die positive Halbperiode angegeben sind. Bei T= 180 elektrische Grad wird dieses Muster umgekehrt, und der Schalter 43 ist während der ersten Zeitspanne nichtleitend, während der Schalter 44 leitend ist. Während der zweiten Halbperiode, d.h. 180°-360°, wird die umgekehrte programmierte Kurvenform der Leitung 22 durch den Festwertspeicher 20 dargeboten, und deshalb werden die Schalter 43 und 44 an genau denselben elektrischen Übergangspunkten für die negative Halbperiode abwechselnd leitend und nichtleitend gemacht. Gemäss Fig. 2D hat das ausgewählte Aktivieren der Schalter 43,44 und 45,46 gemäss der programmierten Kurvenform zur Folge, dass die dargestellte Spannung an den Leitungen 60, 62 auftritt. In gleicher Weise bewirkt die ausgewählte Aktivierung der Schalter 45,46 und der Schalter 47,48 durch die gleiche, aber pasenverschobene programmierte Kurvenform aus dem Festwertspeicher 20 auf den Leitungen 24 und 26, dass sich die in Fig. 2E dargestellte Kurvenform an den Leitungen 62,64 ergibt. Ausserdem bewirkt die ausgewählte Aktivierung der Schalter 47,48 und der Schalter 43,44 durch eine weitere gleiche, aber phasenverschobene programmierte Kurvenform, dass an den Leitungen 64, 60 die in Fig. 2F dargestellte Kurvenform auftritt. Es ist zu erkennen, dass die genaue Breite, Lage und Anzahl der Kerben in der programmierten Kurvenform die Art und den Gehalt der Harmonischen in dem Wechselrichterausgangssignal bestimmen. Gleichzeitig ist die Anzahl der Übergangs- oder Schaltpunkte proportional zu dem Wirkungsgrad des Wechselrichters, d.h. je weniger häufig die Schaltelemente des Wechselrichters ein-und ausgeschaltet werden, um so höher ist der Wechselrichterwirkungsgrad.
Das dreiphasige, impedanzarme Filter 66 ist an die Leitungen 60,62 und 64 angeschlossen und synthetisiert aus den darauf erscheinenden Impulsen in bekannter Weise eine sinusförmige Schwingung. Die Bauelemente, aus denen das Filter 66 aufgebaut ist, sind sorgfältig auf die Kurvenform abgeglichen, die den Festkörperschaltern 43-48 zugeführt wird, damit der Gesamtgehalt an Harmonischen in dem sinusförmigen Wechselrichterausgangssignal über den gesamten Wechselrichterbelastungsbereich vorbestimmte Toleranzen nicht überschreitet. Das Filter 66 enthält, wie oben beschrieben, Drosseln 68,70 und 72, die mit den Leitungen 60 bzw. 62 bzw. 64 in Reihe geschaltet sind, und Kondensatoren 74,76 und 78, die zwischen die Leitungen 60-62 bzw. 62-64 bzw. 64-40 geschaltet sind. Bei den meisten bekannten dreiphasigen Wechselrichtern wird ein hochohmiges Filter an dem Wechselrichterausgang benutzt, um die grossen Harmonischen höherer Ordnung zu entfernen, die sonst die Sinusform des Grundausgangssignals verzerren würden. Solche hochohmigen Filter enthalten eine grosse, in Reihe angeordnete Drossel in der Ausgangsleitung, die bei der Grundfrequenz einen hohen Reihenwiderstand hat. Demgemäss drückt sich in dem Strombelastungsbereich des Wechselrichters der Spannungsabfall an dieser Drossel durch eine entsprechende Änderung in der verketteten Spannung aus, die an einer Belastung anliegt. Eine Möglichkeit des Kompensierens dieser Spannungsänderung besteht darin, die effektive Ausgangsspannung durch Änderungen in der programmierten Kurvenform, die den Schaltelementen geliefert wird, oder durch eine Änderung der Gleichspannung oder durch eine Kombination von beiden zu regeln. Diese Methode ändert nicht nur die harmonischen Komponenten in dem Wechselrichterausgangssignal, sondern beinhaltet auch ein teures und aufwendiges Steuersystem zum Überwachen der Ausgangsspannung und zum Vornehmen der erforderlichen Einstellungen in dem Steuermuster, das an die Schaltelemente angelegt wird. Das
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Filter 66 nach der Erfindung weist jedoch eine niedrige Reihenimpedanz für den Laststrom auf, so dass die Änderung in der Ausgangsspannung zwischen unbelastet und voller Last nicht mehr als 5% beträgt. Da das innerhalb akzeptabler Toleranzen für die Verwendung durch die meisten öffentli- s chen Stromversorgungseinrichtungen oder dergleichen liegt, braucht keine weitere Spannungsregelung vorgesehen zu werden. Wenn jedoch eine geringere Spannungsabweichung in dem Belastungsbereich erwünscht ist oder wenn die Eingangsgleichspannung in Abhängigkeit von der Belastung abfällt, kann eine wenig kostende rückführungslose Spannungssteuerung vorgesehen werden, mittels welcher die Eingangsgleichspannung proportional zu Änderungen in dem Ausgangslaststrom erhöht wird. Diese Art der Regelung ist einfach und bekannt und kann mit geringen Kosten in dem 15 Wechselrichter nach der Erfindung vorgesehen werden.
Ein weiterer beträchtlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die programmierte Kurvenform ausserdem die Grösse von augenblicklichen Stromimpulsen minimiert, die ausser den für die Lieferung des Laststroms erforderlichen 20 durch die Schaltelemente in dem Wechselrichter hindurchgehen. Fig. 3 zeigt die Grössen der Harmonischen bis zur 49. Harmonischen. Die geringere Grösse der Harmonischen höherer Ordnung, die durch die Betätigung der Schaltelemente entsprechend der programmierten Kurvenform erzeugt wird, minimiert die erforderliche Spitzenstrombelastbarkeit, die von dem Filter 66, den Festkörperschaltvorrichtungen 43-48 und der Gleichstromquelle selbst verlangt wird. Da alle Bauelemente des Wechselrichters für den vorgesehenen Spit-zenstrombedarf ausgelegt werden müssen und da dieser besondere Faktor meistens direkt proportional zu den Kosten der Bauteile ist, insbesondere der Festkörperschalter, ist es klar, dass ein erforderlicher niedriger Spitzenstrom die Gesamtkosten pro Kilowatt bei der Herstellung des Wechselrichters beträchtlich reduzieren kann. Weiter verringert die geringere Grösse der Harmonischen höherer Ordnung auch den in dem Filter 66 umlaufenden Strom.
Schliesslich zeigt Fig. 4 die programmierte Steuerkurvenform, die einem Halbperiodenabschnitt des Grundsignals, z.B. 0-180 elektrischen Grad, überlagert ist, sowie die tatsächliche Kurvenform des Filterausgangssignals unter Betriebsbedingungen. Es ist zu erkennen, dass die kombinierte Wirkung der Kerben in der Steuerschwingung 80 mit einem geringen Umfang an Filterung mit einem impedanzarmen Filter die Endgestalt des Ausgangssignals 82 in bezug auf das Grundsignal 84 im wesentlichen sinusförmig macht.
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3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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    PATENTANSPRÜCHE
    1. Leistungswechselrichter zum Umwandeln von Gleichstromenergie in Wechselstromenergie mit im wesentlichen sinusförmiger Kurvenform, gekennzeichnet durch eine Eingangseinrichtung (40,42), die Gieichstromenergie aus einer s Quelle empfängt, welche ein negatives und ein positives Eingangssignal hat, durch eine Schalteinrichtung (38), die entsprechend dem Zustand eines an eine Steuerklemme (53-58) angelegten Betätigungssignals abwechselnd leitend und nichtleitend gemacht wird, um eine Reihe von positiven und nega- io tiven Impulsen aus der Gleichstromenergie zu erzeugen, durch eine Steuereinrichtung (10) zum Erzeugen einer programmierten Kurvenform, die der Steuerklemme (53-58) der Schalteinrichtung (38) zugeführt wird und eine Reihe von Kerben aufweist, welche ein Grundwechselstromsignal zusammen mit 15 gewissen Harmonischen niedrigerer Ordnung in dem Wechselrichterausgangssignal bilden und dabei die Grösse von Harmonischen höherer Ordnung verringern, und durch eine Filtereinrichtung (66), die mit der Schalteinrichtung (38) verbunden ist und die Harmonischen höherer Ordnung aus den 20 positiven und negativen Impulsen der Schalteinrichtung (38) entfernt und dadurch das Wechselstromgrundsignal im wesentlichen sinusförmig macht.
  2. 2. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) weiter eine Speicherein- 25 richtung (20) enthält, in welcher die programmierte Kurvenform an diskreten, adressierbaren Speicherplätzen gespeichert ist, einen Taktgeber, der ein Ausgangssignal liefert, das in Beziehung zu der Grundfrequenz des Wechselstromsignals steht, und eine Zählereinrichtung (16) zum sequentiellen 30 Adressieren der diskreten Speicherplätze in der Speichereinrichtung (20).
  3. 3. Wechselrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (20) eine Reihe von programmierten Kurvenformen erzeugt, deren Phasenbeziehung 35 zu der anderen jeweils 120 elektrische Grad beträgt, und dass die Schalteinrichtung (38) drei Paar Schalter (43-48) enthält, die so geschaltet sind, dass die negativen und positiven Impulse auf drei getrennten Leitungen (60, 62, 64) erzeugt werden, wobei jeder Schalter (43-48) der Schalterpaare ent- 40 sprechend der programmierten Kurvenform abwechselnd leitend und nichtleitend gemacht wird und dadurch eine Reihe von positiven und negativen Impulsen auf der betreffenden getrennten Leitung (60-64) mit einer Phasenbeziehung von
    120 elektrischen Grad zwischen den einzelnen getrennten Lei-45 tungen erzeugt wird.
  4. 4. Wechselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (66) solcher Art ist, dass die Änderung in der Ausgangsspannung zwischen unbelastet und voller Last nicht mehr als 5% Pro- 50 zent beträgt.
  5. 5. Wechselrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung in jeder der Leitungen eine in Reihe liegende Drossel (68,70,72) und an jeder der Leitungen einen angeschlossenen Kondensator (74,76,78) zum 55 Empfangen der negativen und positiven Impulse enthält.
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CH1062278A 1977-10-20 1978-10-13 Leistungswechselrichter. CH644476A5 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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Publications (1)

Publication Number Publication Date
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Family

ID=25291354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1062278A CH644476A5 (de) 1977-10-20 1978-10-13 Leistungswechselrichter.

Country Status (16)

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JP (1) JPS5471328A (de)
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BE (1) BE871388A (de)
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DE (1) DE2843528A1 (de)
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