DE20221373U1 - Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer - Google Patents

Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer Download PDF

Info

Publication number
DE20221373U1
DE20221373U1 DE20221373U DE20221373U DE20221373U1 DE 20221373 U1 DE20221373 U1 DE 20221373U1 DE 20221373 U DE20221373 U DE 20221373U DE 20221373 U DE20221373 U DE 20221373U DE 20221373 U1 DE20221373 U1 DE 20221373U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
inverter according
inverter
output
main transformer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE20221373U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ess Schweißtechnik GmbH
Original Assignee
ESS SCHWEISSTECHNIK GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ESS SCHWEISSTECHNIK GmbH filed Critical ESS SCHWEISSTECHNIK GmbH
Priority to DE20221373U priority Critical patent/DE20221373U1/en
Priority claimed from DE2002121765 external-priority patent/DE10221765A1/en
Publication of DE20221373U1 publication Critical patent/DE20221373U1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/3353Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Inverter comprises two asymmetric high bridge circuits (1a, 1b) which alternately drive two separate primary coils (3a, 3b) of a main transformer (3). A current multiplier rectifier (6) is connected to the secondary coil (3c) of the main transformer. A saturated inductive resistor (5a, 5b) is connected to each primary coil of the main transformer.

Description

Die Erfindung betrifft einen Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen, die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen eines Haupttransformators treiben, bei dem an der Sekundärwicklung des Haupttransformators ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter angeschaltet ist.The The invention relates to an inverter having two asymmetrical half-bridge circuits, alternately two separate primary windings of a main transformer drive, in which at the secondary winding of the main transformer turned on a current doubler rectifier is.

Der Trend im Inverterbau geht immer mehr in Richtung kleinerer Abmessungen und leichterer Gewichte. Gleichzeitig werden die Anforderungen in vielen Aspekten erhöht. So muss der Oberwellengehalt des Netzstromes immer mehr strengen gesetzlichen Normen genügen. Dies erfordert einen beträchtlichen Aufwand, erhöht das Gewicht und das Volumen des Gesamtgerätes. Umso mehr muss die Effizienz der Leistungselektronik verbessert werden. Ein beispielhafter Stand der Technik ist hierfür gegeben in der Schrift: "Design and Experimental Analysis of a 10kW 800V/48V Dual Interleaved Two-Transistor DC/DC Forward Converter System Supplied by a VIENNA Rectifier I" von Johann Miniböck, Johann W. Kolar und Hans Ertl. Diese Schrift wurde im Rahmen eines öffentlichen Seminarvortrages auf der PCIM-Konferenz in Nürnberg 2002 verteilt.Of the Trend in inverter construction is increasingly in the direction of smaller dimensions and lighter weights. At the same time the requirements in increased in many aspects. Thus, the harmonic content of the mains current has to be increasingly stringent meet legal standards. This requires a considerable effort, elevated the weight and the volume of the whole device. All the more must the efficiency the power electronics are improved. An exemplary stand the technology is for this given in Scripture: "Design and Experimental Analysis of a 10kW 800V / 48V Dual Interleaved Two-Transistor DC / DC Forward Converter System Supplied by a VIENNA Rectifier I "by Johann Miniböck, Johann W. Kolar and Hans Ertl. This font was part of a public Seminar lecture distributed at the PCIM conference in Nuremberg 2002.

Auf Seite 10 ist eine Grundschaltung nach dem Oberbegriff dieser Erfindung abgebildet. Im Text wird bereits erwähnt, dass die beiden Invertersysteme – die hier in Reihe geschaltet sind – sich wohl gegenseitig beeinflussen, weil sie nur auf einem einzigen Transformator arbeiten. Jede Spannung, die in eine Primärwicklung eingespeist wird, überträgt sich genauso auf das andere Halbbrückensystem und versucht dort Störungen. Die realisierte Schaltung in dieser Schrift von Seite 1 kennt diese Probleme nicht, da sie über getrennte Transformatoren verfügt. Diese Schaltung arbeitet auch mit einer moderaten Schaltfrequenz von 25 kHz und ist als 48V Stromversorgung für Telekommunikationseinrichtungen geplant. Um jedoch ads Gewicht, die Größe und die Kosten eines zweiten Transformators einsparen zu können, schlagen die Autoren eine Schaltung nach Seite 10 vor.On Page 10 is a basic circuit according to the preamble of this invention displayed. The text already mentions that the two inverter systems - the here are connected in series - themselves probably affect each other because they only work on a single transformer work. Any voltage that is fed into a primary winding will transfer as well on the other half-bridge system and tries there disturbances. The realized circuit in this document from page 1 knows this Problems do not matter as they over has separate transformers. This circuit also works with a moderate switching frequency of 25kHz and is called 48V power supply for telecommunication equipment planned. However, to ads weight, the size and cost of a second To be able to save on transformers the authors suggest a circuit to page 10.

Wenn nun ein Inverter benötigt wird, der mit erheblich höherer Schaltfrequenz arbeiten soll, so ergeben sich neue Probleme. Hohe Schaltfrequenzen werden z.B. in der Impulsschweißtechnik benötigt, da der Inverter kontrolliert extrem schnelle Strommuster produzieren muss, z.B. über 1000A/ms. Gleichzeitig wird eine extrem schnelle Regelung benötigt, weil beim Schweißen völlig unvorhersehbar und in chaotischer Folge Lichtbogenkurzschlüsse auftreten, so dass die Ausgangsleistung innerhalb von Bruchteilen einer Millisekunde um Bereiche von 95 % der Volllast schwanken kann. Für solch hohe dynamische Anforderungen benötigt man hohe Schaltfrequenzen und dafür werden vorteilhafterweise Transistoren vom Typ MOSFET eingesetzt.If now an inverter needed which is considerably higher Switching frequency should work, so there are new problems. Height Switching frequencies are e.g. needed in the pulse welding technique, as the Inverter controls must produce extremely fast current patterns, e.g. above 1000A / ms. At the same time an extremely fast control is needed because of the welding completely unpredictable and in a chaotic sequence arc shorts occur so the output power is within fractions of a millisecond around ranges of 95% of the full load can vary. For such High dynamic requirements require high switching frequencies and therefor It is advantageous to use transistors of the MOSFET type.

Es wurde nun versucht, MOSFETs in einer Schaltung für ein Schweißgerät zu verwenden. Dabei traten enorme Probleme auf, die damit zusammenhängen, dass MOSFET-Transistoren eine parasitäre Diode invers zum Transistor besitzen. Wenn eine der Halbbrückenschaltungen in den sogenannten Freilaufbetrieb geht, das ist der Zustand, in dem die Primärwicklung des Haupttransformators ihre Magnetisierung über die Freilaufdioden abbaut, dann beginnen im zweiten Inverter die inversen Freilaufdioden zu leiten, wobei dann kurz danach eine hohe du/dt-Belastung des MOSFETs erfolgt. Dies ist eine typische Situation, in der ein MOSFET in den Zerstörungszustand "second break down" gehen kann und dies muss unter allen Umständen verhindert werden. Die auf Seite 10 beschriebene Schaltung ist so also mit MOSFETs nicht sicher zu betreiben.It An attempt has now been made to use MOSFETs in a circuit for a welder. There were enormous problems related to the fact that MOSFET transistors a parasitic diode inverse to the transistor. If one of the half-bridge circuits goes into the so-called freewheeling operation, this is the state in the primary winding of the main transformer degrades its magnetization via the freewheeling diodes, then start in the second inverter, the inverse freewheeling diodes to lead, then shortly thereafter a high du / dt load of the MOSFET he follows. This is a typical situation where a MOSFET is in can go to the destruction state "second break down" and this must be under all circumstances be prevented. The circuit described on page 10 is like this So not safe to operate with MOSFETs.

In bestimmten Grenzbereichen kurz vor der Vollaussteuerung des Inverters ergaben sich weiter erhebliche Probleme mit Sättigungserscheinungen im Haupttransformator.In certain limits just before the full scale of the inverter there were still significant problems with saturation phenomena in the main transformer.

Eine herkömmliche Regelung mit Pulsweiten-modulierten Ansteuersignalen führte zu einem Schwingen des Magnetisierungsstromes in Grenzsituationen. Gleichzeitig war das PWM-System beim Auftreten von Kurzschlüssen in seiner Geschwindigkeit viel zu langsam.A conventional Control with pulse-width-modulated drive signals led to a swinging of the magnetizing current in borderline situations. At the same time, the PWM system was in the event of short circuits in its speed too slow.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Inverterschaltung in vielen Aspekten weiter zu entwickeln, damit sie sich mit MOSFET-Transistoren betrie ben werden kann, wobei die Magnetisierungsströme im Hauptübertrager sauber kontrollierbar sind, eine extrem schnelle Regelung ohne Trafosättigung erreichbar ist und dass alle an ein Schweißgerät gestellten Anforderungen erfüllbar sind.The The invention has the object of an inverter circuit to evolve in many aspects to operate with MOSFET transistors can be, with the magnetizing currents are cleanly controlled in the main transformer, an extremely fast control without transformer saturation is achievable and that all put to a welding machine Requirements fulfilled are.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass mit jeder Primärwicklung des Haupttransformators eine sättigbare Induktivität in Reihe geschaltet ist.These Task is achieved according to the invention in that with each primary of the main transformer is a saturable inductance is connected in series.

Der Inverter kann in parallele Teilsysteme aufgeteilt werden, wobei die Symmetrie der Stromaufteilung immer gewährleistet ist, ein Symmetriersystem für den kapazitiven Mittelpunkt bei Serienschaltung der Halbbrückenschaltungen gefunden werden kann, die Vorschriften der Oberwellen im Netzstrom einhaltbar sind, das Invertersystem bis in die höheren Leistungsbereiche hinein realisierbar ist und ein Baukastensystem realisiert ist, um flexibel den Anforderungen des Marktes zu genügen.Of the Inverter can be divided into parallel subsystems, where the symmetry of the current distribution is always guaranteed, a balancing system for the Capacitive center in series connection of the half-bridge circuits can be found, the rules of harmonics in the mains are sustainable, the inverter system into the higher power ranges into it can be realized and a modular system is implemented to flexibly the Meet the requirements of the market.

Für ein Schweißgerät ist das Gewicht eine herausragende Größe. Mit dieser Auslegung der Schaltung können die Glättungsdrosseln klein gehalten werden und für sehr hohe Leistungen lassen sich derartig aufgebaute Teilsysteme in Parallelschaltung betreiben.For a welder, the weight is an outstanding size. With this design of the circuit, the smoothing throttles can be kept small and for very high powers, subsystems that are constructed in this way can be operated in parallel.

Weiterbildungen der Grundschaltung sind den zahlreichen Unteransprüchen zu entnehmen, die sich insbesondere mit der Aufteilung des Inverters in mehrere kleine Teilinverter und dem phasenversetzten Betrieb derselben befassen. Auch die Regelstruktur des Teil- und Gesamtsystems wurde verbessert und die Rückwirkungen auf das Versorgungsnetz reduziert.further developments the basic circuit are the numerous subclaims in particular, with the division of the inverter into several small partial inverters and the phase-shifted operation to deal with it. Also the rule structure of the partial and total system was improved and the repercussions reduced to the supply network.

Beim Betrieb eines derartigen Invertersystems mit sehr kleinen Strömen kann der sogenannte Aussetzbetrieb beginnen, wobei beide Teilsysteme nicht mehr streng abwechselnd takten. Bei einer Serienschaltung der Halbbrückenschaltungen tritt eine Verschiebung des Mittelpunktes der Spannungsversorgung auf, die zu einer Zerstörung der Teilsysteme führen kann. Dagegen gibt eine Weiterbildung eine Lösung an.At the Operation of such an inverter system with very small currents can the so-called intermittent operation begin, with both subsystems not more strictly alternate clocking. In a series connection of the half-bridge circuits occurs a shift of the center of the power supply on, leading to a destruction lead the subsystems can. On the other hand, a further education indicates a solution.

Besonders rückkopplungsarme Verhältnisse und wesentlich ruhigere Kurvenverläufe entstehen, wenn in Reihe mit den Ausgangsdioden des Strom-Verdoppler-Gleichrichters je eine zweite sättigbare Induktivität geschaltet ist.Especially feedback rejection Relationships and much calmer curves arise when in series with the output diodes of the current doubler rectifier each a second saturable inductance is switched.

Eine besonders einfache Realisierung entsteht, wenn die ersten und zweiten sättigbaren Induktivitäten durch Ringkerne gebildet werden, durch die der jeweilige Stromleiter führt.A particularly simple realization arises when the first and second saturable inductors are formed by ring cores, through which the respective conductor leads.

Besonders wirksam und thermisch vorteilhaft ist, wenn der Ringkern der sättigbaren Induktivität aus amorphem oder nanokristallinem Bandmaterial gefertigt ist.Especially is effective and thermally advantageous when the torus of the saturable Inductance off amorphous or nanocrystalline strip material is made.

Besonders kleine und kostengünstige Ringkerne können verwendet werden, wenn die Ringkerne der sättigbaren Induktivitäten wärmeleitend in Bohrungen von Kühlprofilen oder Wärmeübertragungsprofilen eingebaut sind, um die Wärmeabfuhr erheblich zu verbessern.Especially small and inexpensive Ring cores can be used when the ring cores of the saturable inductors thermally conductive in holes of cooling profiles or heat transfer profiles are installed to heat dissipation considerably to improve.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Invertersystems sieht vor, dass je ein Anschluss der beiden Primärwicklungen gemeinsam so durch einen Strom wandler geführt ist, dass dieser einen Summenstrom mit wechselnder Polarität erkennt und gewandelt ausgibt.A particularly advantageous embodiment of the inverter system provides that each one connection of the two primary windings together so by a Current converter led is that it detects a total current with alternating polarity and transforms.

Eine deutliche Erhöhung der Regelungsstabilität in Grenzfällen ergibt sich, wenn dieser Stromwandler ein Kompensationsstromwandler mit Magnetfeldsensor ist, der auch entstehende Gleichstromanteile messen kann.A significant increase the regulatory stability in borderline cases arises when this current transformer is a compensation current transformer with magnetic field sensor, which is also resulting DC components can measure.

Eine weitere Ausgestaltung mit sehr vielen Vorteilen entsteht, wenn das Invertersystem über eine Kaskadenregelung verfügt, wobei ein Hauptregler mit Hilfe des Ausgangsstrom-Istwertes des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung vom Ausgang des Leistungsteils und mit Hilfe des Sollwertes des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung je nach Bedarf einen Stromregler oder einen Spannungsregler realisiert und wobei das Ausgangssignal dieses Hauptreglers als Führungssignal einem Regler zugeführt wird, der als ein Current-mode-Regler für den Primärstrom des Haupttransformators realisiert ist.A Another embodiment with many advantages arises when the Inverter system over one Has cascade control, wherein a main controller using the output current value of the Output current or the output voltage from the output of the power unit and with the aid of the nominal value of the output current or the output voltage implemented as needed a current regulator or a voltage regulator and wherein the output of this main regulator as a guide signal a Regulator supplied which acts as a current-mode regulator for the primary current of the main transformer is realized.

Ein System mit beiden Regelsystemen entsteht, wenn der Hauptregler sowohl einen Stromregler als auch einen Spannungsregler enthält, die in einer Ablöseschaltung so miteinander verknüpft sind, dass jeweils derjenige Regler die Führung erhält, der das kleinere Führungssignal erzeugt.One System with both control systems arises when the main controller both contains a current regulator as well as a voltage regulator, the in a detachment circuit so interconnected are that each of the controller receives the leadership, the smaller command signal generated.

Bei der Ausgestaltung des Reglers gibt es auch den vorteilhaften Weg, dass der Hauptregler als digitaler Regler mit den gängigen Mitteln der Prozessortechnik ausgebildet ist und dass das analoge Führungssignal über ein D/A-Wandler-Verfahren erzeugt wird, um es als Strom-Sollwert-Signal dem Current-mode-Regler zuzuführen.at the design of the regulator also gives the advantageous way that the main regulator as a digital regulator with the usual means the processor technology is formed and that the analogue control signal via a D / A converter process is generated to use it as a current setpoint signal to supply to the current mode controller.

Um das bipolare Signal des Stromwandlers weiter zu verwenden, wird in vorteilhafter Weise zur Bildung des Primärstrom-Istwert-Betrages für den Current-mode-Regler der Primärstrom-Istwert vom Kompensationsstromwandler mit einem Betragsbildner gleichgerichtet.Around continue to use the bipolar signal of the current transformer is in an advantageous manner for forming the primary current actual value amount for the current-mode regulator, the primary current actual value rectified by the compensation current transformer with an absolute value generator.

Eine sehr einfache und kostengünstige Struktur des Common-mode-Reglers entsteht, indem ein Oszillator mit einem nachgeschalteten Pulsgenerator Ansteuerimpulse erzeugt, mit Hilfe derer jeweils einer der Flip-Flop-Speicher zugeordnet dem Halbbrückeninverter zugeordnet dem Halbbrückeninverter im Wechsel gesetzt und rückgesetzt werden und dass das jeweilige Setzen bzw. Rücksetzen dieser Flip-Flop-Speicher mit Hilfe von nachgeschalteten Ansteuerschaltkreisen zum Einschalten bzw. Ausschalten der Transistoren der zugeordneten Halbbrückenschaltung führt.A very simple and inexpensive structure of the common-mode controller is created by using an oscillator with a downstream pulse generator generates drive pulses, with the help of each one of the flip-flop memory associated with the half-bridge inverter associated with the half-bridge inverter alternately set and reset and that the respective setting or resetting of these flip-flop memory with the aid of downstream drive circuits for switching on or turning off the transistors of the associated half-bridge circuit leads.

In Weiterführung ist es vorteilhaft, wenn der Current-mode-Regler am Eingang über einen Komparator verfügt, welcher den Primärstrom-Istwert-Betrag mit der Amplitude des Führungssignals vergleicht, und dass bei größerem Istwert die Flip-Flop-Speicher zurückgesetzt werden, so dass letztlich die beiden Transistoren der jeweils aktiven Halbbrückenschaltung wieder ausgeschaltet werden.In continuation it is advantageous if the current-mode controller at the input via a Comparator has, which is the primary current-actual value amount with the amplitude of the pilot signal compares, and that at a larger actual value the flip-flop memory reset so that ultimately the two transistors of the respective active half-bridge circuit be turned off again.

Je nach Höhe der Netzstromversorgung ist es gut, wenn die beiden asymmetrischen Halbbrückenschaltungen aus der gleichen Versorgungsspannung speisbar sind.Depending on the level of mains supply, it is good if the two asymmetrical half-bridge circuits from the same supply chip can be fed.

Bei höheren Netzspannungen bringt es jedoch Vorteile, wenn die beiden asymmetrischen Halbbrückenschaftungen mit ihren Versorgungsspannungen in Reihe geschaltet sind.at higher Mains voltages, however, it benefits if the two asymmetric half-bridge shafts are connected in series with their supply voltages.

Ein besonders stabiles Verhalten des Gesamtsystems besonders bei kleinster Leistungsentnahme entsteht, wenn bei einer Reihenschaltung der Halbbrückenschaltungen eine Überwachungsschaltung die Symmetrie des kapazitiven Mittelanschlusses in Bezug auf die positive Versorgungsspannung und die negative Versorgungsspannung misst und dass das Ausgangssignal dieser Überwachungsschaltung das asymmetrische Verhalten anzeigt und zwar mit der Information der Richtung der Asymmetrie.One particularly stable behavior of the entire system, especially at the smallest Power extraction occurs when in a series connection of the half-bridge circuits a monitoring circuit the symmetry of the capacitive center terminal with respect to positive supply voltage and the negative supply voltage measures and that the output signal of this monitoring circuit is the asymmetric Indicates behavior with the information of the direction of Asymmetry.

Weiterhin hilft es dabei, wenn das Ausgangssignal der Überwachungsschaltung dazu verwendet wird, die Ansteuerimpulse derjenigen Halbbrückenschaltung zu blockieren oder zu verkürzen, die über die kleinere Versorgungsspannung verfügt, bis die Symmetrie der Versorgungsspannungen wieder hergestellt ist.Farther it helps in this case if the output signal of the monitoring circuit is used to to block the drive pulses of that half-bridge circuit or shorten, the over the has smaller supply voltage until the symmetry of the supply voltages is restored.

Zum Aufbau größerer Invertersysteme gibt es den vorteilhaften Weg, dass zwei Halbbrückenschaltungen und ein Haupttransformator (versehen evtl. mit den ersten sättigbaren Induktivitäten) und ein Stromwandler und ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (versehen evtl. mit den zweiten sättigbaren Zusatz-Induktivitäten) zu einem Leistungsteil zusammengefasst werden.To the Construction of larger inverter systems There is the advantageous way that two half-bridge circuits and one main transformer (possibly provide with the first saturable inductors) and a current transformer and a current doubler rectifier (provided possibly with the second saturable Additional inductors) too be summarized a power section.

Eine noch weitergehende Modularisierung entsteht, wenn ein Leistungsteil zusammen mit einem Ansteuerübertrager und mit Ansteuerschaltkreisen und mit einem Current-mode-Regler zu einem Teilsystem zusammengefasst werden.A even more extensive modularization arises when a power unit together with a drive transformer and with drive circuits and with a current-mode regulator be combined into a subsystem.

Invertersysteme mit sehr hohen Ausgangsleistungen lassen sich nun dadurch realisieren, dass mehrere Teilsysteme parallelgeschaltet werden und dass die Führungsgröße am Eingang der Current-mode-Regler für alle Teilsysteme identisch ist, und von einem gemeinsamen Hauptregler für das gesamte System er zeugt wird, wobei dann der Ausgangsstrom-Istwert den Strom des gesamten Systems darstellt.inverter systems with very high output powers can now be realized thereby that several subsystems are connected in parallel and that the Reference at the entrance the current mode knob for all subsystems is identical, and of a common main controller for the entire system he testifies, in which case the output current actual value represents the flow of the entire system.

Eine dramatische Reduzierung des Rippels auf dem Ausgangsstrom wird erreicht, indem bei einer Parallelschaltung mehrerer Teilsysteme der Oszillator mit nachgeschaltetem Pulsgenerator für alle gemeinsam ist und dass das Setzen der Flip-Flop-Speicher für die verschiedenen Halbbrückenschaltungen auf möglichst viele phasenversetzte Zeitpunkte aufgeteilt ist, damit die resultierende Welligkeit des Ausgangsstromes minimal wird.A dramatic reduction of the ripple on the output current is achieved in the case of parallel connection of several subsystems, the oscillator with downstream pulse generator is common to all and that Setting the flip-flop memory for the various half-bridge circuits on as possible many out of phase moments is split, hence the resulting ripple the output current is minimal.

Eine besonders vorteilhafte Kombination zur Einhaltung der gesetzlichen Oberwellenvorschriften am Versorgungsnetz entsteht, indem dem Leistungsteil an den Klemmen der positiven Versorgungsspannung und der negativen Versorgungsspannung eine an sich bekannte Hochsetzsteller-Schaltung und ein Netzgleichrichter vorgeschaltet wird, um die Stromaufnahme aus dem Versorgungsnetz steuern zu können.A particularly advantageous combination for compliance with the statutory Harmonic regulations on the supply network is created by the power section at the terminals of the positive supply voltage and the negative Supply voltage is a known boost converter circuit and a mains rectifier is connected upstream to the power input be controlled from the supply network.

Aus den gleichen Gründen ist es äußerst vorteilhaft, dass die vorgeschaltete Hochsetzsteller-Schaltung selbst aus einer Parallelschaltung mehrerer Hochsetzsteller-Schaltungen kleinerer Leistung realisiert ist.Out the same reasons it is extremely beneficial that the upstream boost converter circuit itself from a Parallel connection of several boost converter circuits of smaller power is realized.

Um dabei eine gleiche Stromaufteilung zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Sollwertsignal für den Eingangsstrom der einzelnen Hochsetzsteller-Schaltungen für alle identisch ist.Around while achieving an equal distribution of power is provided that the setpoint signal for the Input current of the individual boost converter circuits for all identical is.

Eine besonders wirtschaftliche und aus dem Gesichtspunkt der EMV vorteilhafte Lösung entsteht, wenn die einzelnen Hochsetzsteller-Schaltungen in einem pha senversetzten Takt arbeiten, so dass damit die Welligkeit des Eingangsstromes reduziert wird.A particularly economical and advantageous from the point of view of EMC solution arises when the individual boost converter circuits in one pha senversetzten clock work, so that thus the ripple of the Input current is reduced.

Eine Bauteilreduzierung und stabilere EMV-Verhältnisse entstehen, wenn das Takterzeugungssystem für die Teilsysteme und die Takterzeugung für die Hochsetzsteller-Schaltungen miteinander synchronisiert sind und sich aus einem einzigen gemeinsamen Oszillator und einem gemeinsamen Pulsgenerator ableitbar sind.A Component reduction and more stable EMC conditions arise when the Clock generation system for the subsystems and the clock generation for the boost converter circuits are synchronized with each other and made up of a single common Oscillator and a common pulse generator can be derived.

Eine Kostenreduzierung lässt sich bei diesem Invertersystem auch dadurch erreichen, dass die vier Transistoren der beiden Halbbrückenschaltungen mit einem einzigen Ansteuerübertrager angesteuert werden, der über eine Primärwicklung und vier separate Sekundärwicklungen verfügt.A Cost reduction leaves achieve in this inverter system also in that the four transistors of the two half-bridge circuits with a single drive transformer be driven over a primary winding and four separate secondary windings features.

Sehr hohe Schaltfrequenzen lassen sich dadurch erreichen, dass die Transistoren der Halbbrückenschaltungen vom Typ MOSFET sind.Very High switching frequencies can be achieved by using the transistors the half-bridge circuits of the MOSFET type.

Weitere Montagevorteile und einfachere Ersatzteilehaltung entsteht, wenn ein Leistungsteil mit einer vorgeschalteten Hochsetzsteller-Schaltung mechanisch als Modulbaugruppe zusammengefasst sind, so dass durch unmittelbares Parallelschalten mehrerer solcher Modulbaugruppen Leistungskomponenten hoher Gesamtleistung realisiert werden können.Further Assembly advantages and easier spare parts attitude arises, if a power unit with an upstream boost converter circuit mechanically combined as a module assembly, so that by direct parallel connection of several such module assemblies Power components high overall performance can be realized.

Eine vorteilhafte Standardisierung entsteht, wenn jede dieser Modulbaugruppen ein eigenes Kühlprofil besitzt.A advantageous standardization arises when each of these module assemblies a separate cooling profile has.

Diese Merkmale sind je nach dem benötigten Einsatz des Invertersystems in einem weiten Bereich miteinander kombinierbar.These Features vary depending on the required use of the inverter system can be combined with each other in a wide range.

Im Bereich der Schweißtechnik ist es ganz besonders vorteilhaft, viele kleinere Leistungsteile im Phasenversatz miteinander zu betreiben, weil dadurch das Gewicht der benötigten Drosseln stark reduzierbar ist. Besonders wichtig ist dies bei tragbaren Maschinen. Beim Betrieb von Invertern am dreiphasigen Drehstromnetz von 3×400 V ist eine Serienschaltung der Halbbrückenschaltungen sehr vorteilhaft, denn beim Einsatz von MOSFET-Transistoren nimmt die Stromtragfähigkeit mit steigender Spannungsfestigkeit drastisch ab, so dass sich wirtschaftlichere Lösungen ergeben, da Transistoren mit halber Spannungsfestigkeit eingesetzt werden können.in the Field of welding technology It is particularly advantageous, many smaller power parts operate in phase offset with each other, because thereby the weight the needed Chokes is greatly reduced. This is especially important with portable machines. When operating inverters on the three-phase three-phase network of 3 × 400 V is a series circuit of the half-bridge circuits very advantageous, because when using MOSFET transistors takes the ampacity drastically decreases with increasing dielectric strength, making more economical solutions revealed because transistors used with half dielectric strength can be.

Durch Kombination der meisten dieser Merkmale ist ein Invertersystem entstanden, das auf sehr kleinem Raum mit geringem Gewicht eine hohe Ausgangsleistung erreicht. Hervorzuheben ist dabei die bis dato unerreicht hohe Regel-Dynamik und Rippelarmut eines Inverters dieser Größe- und Gewichtsklasse. Den Vorschriften der Oberwellenanteile wird voll Genüge getan. Das Baukastensystem erbringt große wirtschaftliche Vorteile.By Combining most of these features has created an inverter system, in a very small space with low weight a high output power reached. To emphasize here is the hitherto unequaled high control dynamics and ripple poverty of an inverter of this size and weight class. The Rules of harmonic components is fully satisfied. The modular system yields big economical advantages.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 die grundsätzliche Schaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsteils, 1 the basic circuit of a power unit according to the invention,

2 die Regelungsstruktur eines erfindungsgemäßen Invertersystems, 2 the control structure of an inverter system according to the invention,

3 eine mögliche Parallelschaltung der Halbbrückenmodule, 3 a possible parallel connection of the half-bridge modules,

4 eine mögliche Serienschaltung der Halbbrückenmodule, 4 a possible series connection of the half-bridge modules,

5 ein Invertersystem mit vorgeschalteter Hochsetzsteller-Schaltung und Netzgleichrichter sowie 5 an inverter system with upstream boost converter circuit and power rectifier and

6 ein Beispiel für eine Modulmontage. 6 an example of a module assembly.

In 1 sieht man, wie eine erste Halbbrückenschaltung 1a aufgebaut ist. Zwei Transistoren 10a und 10b sind zusammen mit zwei Freilaufdioden 11a und 11b in einer bekannten Weise zu einer sogenannten symmetrischen Hafbbrückenschaltung verbunden. Die Versorgung liegt an einem positiven Versorgungsanschluss 33 und einem negativen Versorgungsanschluss 34 und wird mit einem Pufferkondensator 43a gestützt. Man sieht, dass der Haupttransformator 3 zwei Primärwicklungen 3a und 3b aufweist. Die erste Primärwicklung 3a ist nun in die Brückendiagonale der Halbbrückenschaltung 1a eingebaut, wobei in Reihe mit der Primärwicklung, eine sättigbare Induktivität 5a geschaltet ist. Ferner durchfließt der Primärstrom einen Stromwandler 4, der einen Primärstrom-Istwert 42 erzeugt.In 1 you see, like a first half-bridge circuit 1a is constructed. Two transistors 10a and 10b are together with two freewheeling diodes 11a and 11b connected in a known manner to a so-called symmetrical Hafbbrückenschaltung. The supply is at a positive supply connection 33 and a negative supply connection 34 and comes with a buffer capacitor 43a supported. You can see that the main transformer 3 two primary windings 3a and 3b having. The first primary winding 3a is now in the bridge diagonal of the half-bridge circuit 1a built in, with in series with the primary winding, a saturable inductor 5a is switched. Furthermore, the primary current flows through a current transformer 4 , which is a primary current feedback 42 generated.

Die zweite Halbbrückenschaltung 1b ist wie gezeigt in völlig analoger Weise aufgebaut. Zu beachten ist nur, dass die Primärwicklung 3b und der Stromwandler 4 wie gezeigt so angeschlossen sind, dass die Magnetisierung des Transformators 3 und der Strom im Stromwandler 4 bei leitenden Transistoren 10a und 10b in der Halbbrückenschaltung 1a entgegengesetzt ist als bei lei tenden Transistoren 10c und 10d in der Halbbrückenschaltung 1b. An der Sekundärwicklung 3c ist nun der an sich bekannte Strom-Verdoppler-Gleichrichter 6 angeschlossen. Die Standardschaltung besteht aus zwei Glättungsdrosseln 9a und 9b, die jede für sich die Hälfte des Ausgangsstromes führen. Zwei Ausgangsdioden 7a und 7b dienen der Gleichrichtung. Mit den beiden Ausgangsdioden sind die beiden sättigbaren Zusatz-Induktivitäten 8a und 8b in Reihe geschaltet. Die ganze Anordnung wird als Leistungsteil 2 bezeichnet.The second half-bridge circuit 1b is constructed as shown in a completely analogous manner. It should be noted that the primary winding 3b and the current transformer 4 as shown are connected so that the magnetization of the transformer 3 and the current in the current transformer 4 at conducting transistors 10a and 10b in the half-bridge circuit 1a is opposite than at lei border transistors 10c and 10d in the half-bridge circuit 1b , At the secondary winding 3c is now the known per se power doubler rectifier 6 connected. The standard circuit consists of two smoothing reactors 9a and 9b , each of which carries half of the output current. Two output diodes 7a and 7b serve the rectification. The two output diodes are the two additional saturable inductors 8a and 8b connected in series. The whole arrangement is considered a power part 2 designated.

In 2 ist das Leistungsteil 2 als Block eingezeichnet. Es ist nun die Regelung dafür beschrieben. Ein Hauptregler 13 realisiert je nach Anforderung einen Stromregler 20 oder einen Spannungsregler 21. Der Stromregler 20 wird mit dem Ausgangsstrom-Istwert 16 von einem bekannten Strommesssystem versorgt. Gleichzeitig erhält er von einer höheren Instanz einen Ausgangsstrom-Sollwert 18. Der Spannungsregler 21 erhält den Ausgangsspannungs-Istwert 17 und einen Ausgangsspannungs-Sollwert 19. Falls gleichzeitig sowohl ein Stromregler 20 und ein Spannungsregler 21 benötigt werden, ist eine an sich bekannte und schematisch dargestellte Ablöseschaltung 39 vorgesehen, die demjenigen Regler die Führung übergibt, der das kleinere Führungssignal 14 erzeugt. Das Führungssignal 14 ist ein neuer Strom-Sollwert für einen an sich bekannten Current-mode-Regler 15. Zur Current-mode-Regelung wird ein sehr schneller und präziser Primärstrom-Istwert-Betrag 22 benötigt. Dazu wird der bipolare Primärstrom-Istwert 42 aus dem Stromwandler 4 in einem Betragsbildner 23 gleichgerichtet. Das Führungssignal 14 und der Primärstrom-Istwert-Betrag 22 werden im Current-mode-Regler 15 auf einen Komparator 27 geführt. Es ist nun jeder Halbbrückenschaltung 1a oder 1b jeweils ein Flip-Flop-Speicher 26a bzw. 26b zugeordnet, der über einen Ansteuerschaltkreis 28a bzw. 28b und einen Ansteuerübertrager 12 zu den Transistoren der zugeordneten Halbbrückenschal tung 1a bzw. 1b führt. Wird z.B. der Flip-Flop-Speicher 26a gesetzt, dann werden die Transistoren 10a und 10b der Halbbrückenschaltung 1a eingeschaltet – entsprechendes gilt umgekehrt und sinngemäß für den anderen Flip-Flop-Speicher 26b in Verbindung mit der Halbbrückenschaltung 1b.In 2 is the power unit 2 marked as a block. Now the regulation is described. A main regulator 13 implements a current controller depending on the requirement 20 or a voltage regulator 21 , The current regulator 20 is with the output current actual value 16 supplied by a known current measuring system. At the same time, it receives an output current setpoint from a higher instance 18 , The voltage regulator 21 receives the output voltage actual value 17 and an output voltage setpoint 19 , If at the same time both a current controller 20 and a voltage regulator 21 are required, is a known per se and schematically illustrated Ablöseschaltung 39 provided, which passes the controller to the controller, the smaller command signal 14 generated. The guide signal 14 is a new current setpoint for a known current-mode controller 15 , The current-mode control becomes a very fast and precise primary current-actual value amount 22 needed. For this purpose, the bipolar primary current actual value 42 from the current transformer 4 in an amount generator 23 rectified. The guide signal 14 and the primary current-actual value amount 22 are in the current-mode controller 15 on a comparator 27 guided. It is now every half-bridge circuit 1a or 1b each a flip-flop memory 26a respectively. 26b assigned, via a drive circuit 28a respectively. 28b and a drive transformer 12 to the transistors of the associated Halbbrückenschal device 1a respectively. 1b leads. For example, the flip-flop memory 26a set, then the transistors 10a and 10b the half-bridge circuit 1a turned on - the same applies vice versa and mutatis mutandis for the other Flip-flop memory 26b in conjunction with the half-bridge circuit 1b ,

Das Einschalten und Ausschalten der Flip-Flop-Speicher 26a und 26b besorgt ein Pulsgenerator 25, der von einem Oszillator 24 gespeist wird. Dabei werden die beiden Flip-Flop-Speicher 26a und 26b mit maximal 50 % Tastverhältnis im Wechsel gesetzt und zurückgesetzt. Stellt der Komparator 27 jedoch fest, dass der Primärstrom-Istwert-Betrag 22 das Führungssignal 14 übersteigt, dann werden die Flip-Flop-Speicher ohne jeden Zeitverzug sofort zurückgesetzt. Dadurch wird der Leistungsfluss in dem Haupttransformator 3 sofort unterbrochen. Die Strombegrenzung des Invertersystems reagiert damit ohne prinzipbedingte Verzögerung, da im Primärstrom ein verzögerungsfreies Abbild des Ausgangsstromes enthalten ist. Beim Parallelschalten von mehreren Teilsystemen 49 ist es nun besonders vorteilhaft, den Oszillator 24 und den Pulsgenerator 25 nur einmal und für alle Teilsysteme 49 gemeinsam vorzusehen, da sich damit die Phasenlage der einzelnen Halbbrückenschaltungen weiter auffächern lässt und der Rippel des Ausgangsstromes des Gesamtsystems damit drastisch gesenkt werden kann.Turning on and off the flip-flop memory 26a and 26b worried a pulse generator 25 that of an oscillator 24 is fed. In the process, the two flip-flop memories 26a and 26b with a maximum of 50% duty cycle alternately set and reset. Represents the comparator 27 however, notice that the primary current-actual value amount 22 the guide signal 14 exceeds, then the flip-flop memory reset immediately without any delay. This will cause the power flow in the main transformer 3 immediately interrupted. The current limitation of the inverter system thus reacts without principle-related delay, since a delay-free image of the output current is contained in the primary current. When connecting several subsystems in parallel 49 It is now particularly advantageous to the oscillator 24 and the pulse generator 25 only once and for all subsystems 49 to provide together, since thus the phase position of the individual half-bridge circuits can fan out further and thus the ripple of the output current of the overall system can be drastically reduced.

In 3 ist die Parallelschaltung der beiden Halbbrückenschaltungen 1a und 1b dargestellt. Diese Variante ist vorteilhaft beim Betrieb von Invertern am einphasigen Versorgungsnetz von 230V geeignet.In 3 is the parallel connection of the two half-bridge circuits 1a and 1b shown. This variant is advantageous in the operation of inverters on the single-phase supply network of 230V suitable.

In 4 ist im Gegensatz zu 3 eine Serienschaltung der beiden Halbbrückenschaltungen 1a und 1b dargestellt. Es entsteht dabei ein kapazitiver Mittelpunkt 32, der in der Mitte zwischen dem positiven Versorgungsanschluss 33 und dem negativen Versorgungsanschluss 34 zu liegen kommt. Um den Mittelpunkt 32 bei jedem Arbeitspunkt des Inverters stabil in der Mitte halten zu können, ist es vorteilhaft, eine Überwachungsschaltung 29 für die Symmetrie der beiden Teilspannungen 40a und 40b zu haben. Gezeigt ist ein Ausführungsbeispiel mit zwei Widerständen 30a und 30b und zwei Optokopplern 31a und 31b. Der Optokoppler 31a wird leitend, wenn die Versorgungsspannung 40a größer ist, der Optokoppler 31 wird entsprechend leitend, wenn die Versorgungsspannung 40b größer wird. Mit den Ausgangssignalen 35 wird der Current-mode-Regler 15 so gesteuert, dass mit bekannten Mitteln die Ansteuer-Signale derjenigen Halbbrückenschaltung 1a oder 1b blockiert werden, welche die niedrigere Versorgungsspannung 40 aufweist.In 4 is contrary to 3 a series connection of the two half-bridge circuits 1a and 1b shown. This creates a capacitive center 32 Located in the middle between the positive supply connection 33 and the negative supply connection 34 to come to rest. To the center 32 It is advantageous to use a monitoring circuit at each operating point of the inverter to be stable in the middle 29 for the symmetry of the two partial stresses 40a and 40b to have. Shown is an embodiment with two resistors 30a and 30b and two optocouplers 31a and 31b , The optocoupler 31a becomes conductive when the supply voltage 40a larger, the optocoupler 31 becomes conductive accordingly when the supply voltage 40b gets bigger. With the output signals 35 becomes the current mode knob 15 controlled so that by known means the drive signals of those half-bridge circuit 1a or 1b be blocked, which is the lower supply voltage 40 having.

In 5 ist dargestellt, dass dem Leistungsteil 2 zwischen dem positiven Versorgungsanschluss 33 und dem negativen Versorgungsanschluss 34 eine an sich bekannte Hochsetzsteller-Schaltung 36 vorgeschaltet wird. Diese wiederum wird von einem Netzgleichrichter 37 über den positiven Gleichrichteranschluss 45 und den negativen Gleichrichteranschluss 46 versorgt. Der Gleichrichter selbst speist sich aus dem Versorgungsnetz 38, das in der Regel ein Einphasennetz von z.B. 230V oder wie gezeigt ein Drehstromnetz von zB. 3×400V ist. Bei der Parallelschaltung von mehreren Teilsystemen 49 ist es nun besonders vorteilhaft, das Führungssignal 14 und das Sollwert-Signal für den Eingangsstrom 41 parallel an alle Teilsysteme 49 anzuschließen, damit die Stromaufteilung auf die Teilsysteme optimal wird.In 5 is shown that the power unit 2 between the positive supply connection 33 and the negative supply connection 34 a known boost converter circuit 36 is connected upstream. This in turn is powered by a mains rectifier 37 via the positive rectifier connection 45 and the negative rectifier terminal 46 provided. The rectifier itself feeds itself from the supply network 38 , which is usually a single-phase network of eg 230V or as shown a three-phase network of eg. 3 × 400V is. For the parallel connection of several subsystems 49 It is now particularly advantageous, the guide signal 14 and the setpoint signal for the input current 41 parallel to all subsystems 49 so that the power distribution to the subsystems is optimal.

In 6 wird eine Modulbaugruppe 44 gezeigt, welche aus einem Leistungsteil 2 und einer zugeordneten Hochsetzsteller-Schaltung 36 besteht. Solche Modul baugruppen können nun mit der Regelungstechnik nach den obigen Merkmalen problemlos parallel geschaltet werden, womit sich Inverter sehr hoher Ausgangsleistung realisieren lassen.In 6 becomes a module assembly 44 shown which from a power section 2 and an associated boost converter circuit 36 consists. Such module modules can now be easily connected in parallel with the control technology according to the above features, which can be implemented very high output inverter.

Claims (30)

Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b), die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen (3a, 3b) eines Haupttransformators (3) treiben, bei dem an der Sekundärwicklung (3c) des Haupttransformators (3) ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit jeder Primärwicklung (3a, 3b) des Haupttransformators (3) eine sättigbare Induktivität (5a, 5b) in Reihe geschaltet ist.Inverter with two asymmetrical half-bridge circuits ( 1a . 1b ) alternating two separate primary windings ( 3a . 3b ) of a main transformer ( 3 ), in which at the secondary winding ( 3c ) of the main transformer ( 3 ) a current doubler rectifier ( 6 ), characterized in that with each primary winding ( 3a . 3b ) of the main transformer ( 3 ) a saturable inductance ( 5a . 5b ) is connected in series. Inverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) zwei Ausgangsdioden (7a, 7b) aufweist, denen je eine sättigbare Zusatz-Induktivität (8a, 8b) in Reihe geschaltet ist.Inverter according to claim 1, characterized in that the current doubler rectifier ( 6 ) two output diodes ( 7a . 7b ), each having a saturable additional inductance ( 8a . 8b ) is connected in series. Inverter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sättigbaren Induktivitäten (5a, 5b) und Zusatz-Induktivitäten (8a, 8b) als Ringkerne ausgebildet sind, durch die zugeordnete Stromleiter geführt sind.Inverter according to Claim 1 or 2, characterized in that the saturable inductors ( 5a . 5b ) and additional inductances ( 8a . 8b ) are formed as ring cores are guided by the associated conductor. Inverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkerne aus amorphem oder nanokristallinem Bandmaterial bestehen.Inverter according to Claim 3, characterized that the ring cores made of amorphous or nanocrystalline strip material consist. Inverter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkerne wärmeleitend in Aufnahmen von Kühlprofilen oder Wärmeübertragungskörpern eingebaut sind.Inverter according to Claim 3 or 4, characterized that the ring cores thermally conductive in pictures of cooling profiles or heat transfer bodies installed are. Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b), die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen (3a, 3b) eines Haupttransformators (3) treiben, bei dem an der Sekundärwicklung (3c) des Haupttransformators (3) ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Anschluss der beiden Primärwicklungen (3a, 3b) so durch einen Stromwandler (4) geführt sind, dass dieser einen Summenstrom mit wechselnder Polarität abgibt.Inverter with two asymmetrical half-bridge circuits ( 1a . 1b ) alternating two separate primary windings ( 3a . 3b ) of a main transformer ( 3 ), in which at the secondary winding ( 3c ) of the main transformer ( 3 ) a current doubler rectifier ( 6 ), characterized in that a respective connection of the two primary windings ( 3a . 3b ) so by a stream converter ( 4 ) are guided, that this emits a summation current with alternating polarity. Inverter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromwandler (4) als Kompensations-Stromwandler mit Magnetfeldsensor ausgebildet ist und entstehende Gleichstromanteile erkennt.Inverter according to claim 6, characterized in that the current transformer ( 4 ) is designed as a compensation current transformer with a magnetic field sensor and detects resulting DC components. Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b), die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen (3a, 3b) eines Haupttrans formators (3) treiben, bei dem an der Sekundärwicklung (3c) des Haupttransformators (3) ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Kaskadenregler versehen ist, wobei ein erster Hauptregler (13) in Abhängigkeit des Istwertes (16) des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung eines Leistungsteiles (2) und in Abhängigkeit des Sollwertes (18) des Ausgangsstromes oder der Ausgangsspannung einen Stromregler (20) oder einen Spannungsregler (21) bildet, dessen Ausgangssignal als Führungssignal des Hauptreglers (13) einem weiteren Regler zuführbar ist, der als Current-mode-Regler (15) für den Primärstrom des Haupttransformators (3) dient (2).Inverter with two asymmetrical half-bridge circuits ( 1a . 1b ) alternating two separate primary windings ( 3a . 3b ) of a main transformer ( 3 ), in which at the secondary winding ( 3c ) of the main transformer ( 3 ) a current doubler rectifier ( 6 ) is connected, characterized in that it is provided with a cascade controller, wherein a first main controller ( 13 ) depending on the actual value ( 16 ) of the output current or the output voltage of a power unit ( 2 ) and depending on the setpoint ( 18 ) of the output current or the output voltage, a current regulator ( 20 ) or a voltage regulator ( 21 ) whose output signal is used as a reference signal of the main controller ( 13 ) can be fed to another controller, which as a current-mode controller ( 15 ) for the primary current of the main transformer ( 3 ) serves ( 2 ). Inverter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptregler (13) sowohl einen Stromregler (20) als auch einen Spannungsregler (21) aufweist, die in einer Ablöseschaltung (30) so verknüpft sind, dass derjenige die Führung übernimmt, welcher das kleine Führungssignal (14) erzeugt.Inverter according to claim 8, characterized in that the main regulator ( 13 ) both a current controller ( 20 ) as well as a voltage regulator ( 21 ), which in a detachment circuit ( 30 ) are linked so that the one who takes the lead, which the small command signal ( 14 ) generated. Inverter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptregler (13) als Digitalregler mit handelsüblichen Mitteln der Prozessortechnik aufgebaut ist und dass das abgegebene analoge Führungssignal (14) über einen Digital-Analog-Wandler erzeugt als Strom-Sollwert dem Current-mode-Regler (15) zuführbar ist. Inverter according to claim 8 or 9, characterized in that the main controller ( 13 ) is constructed as a digital controller with commercially available means of processor technology and that the output analog control signal ( 14 ) via a digital-to-analog converter generates as a current setpoint the current mode controller ( 15 ) can be fed. Inverter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Betrages (22) des Istwertes des Primärstromes für den Current-mode-Regler (15) der Istwert (42) des Primärstromes vom Kompensations-Stromwandler (4) mit einem Betragsbildner (23) gleichgerichtet ist.Inverter according to one of claims 8 to 10, characterized in that for the formation of the amount ( 22 ) of the actual value of the primary current for the current-mode regulator ( 15 ) the actual value ( 42 ) of the primary current from the compensation current transformer ( 4 ) with an amount generator ( 23 ) is rectified. Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Halbbrückenschaltung (1a, 1b) ein Oszillator (24) mit nachgeschaltetem Pulsgenerator (25) zugeordnet ist, um Ansteuerimpulse für zugeordnete Flip-Flop-Speicher (26a, 26b) zu erzeugen, die abwechselnd setz- und rücksetzbar sind, und dass mit dem Setzen und Rücksetzen dieser Flip-Flop-Speicher (26a, 26b) nachgeschaltete Ansteuerschaltkreise (28a, 28b) die Schalttransistoren (10) der zugeordneten Halbbrückenschaltung (1a 1b) ein- und ausschaltbar sind.Inverter according to one of Claims 1 to 11, characterized in that each half-bridge circuit ( 1a . 1b ) an oscillator ( 24 ) with a downstream pulse generator ( 25 ) is assigned to drive pulses for associated flip-flop memory ( 26a . 26b ), which are alternately set and reset, and that with the setting and resetting of these flip-flop memory ( 26a . 26b ) downstream drive circuits ( 28a . 28b ) the switching transistors ( 10 ) of the associated half-bridge circuit ( 1a 1b ) are switched on and off. Inverter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Komparator (27) den Eingang des Current-mode-Reglers (15) bildet, dass der Komparator (27) den Betrag (22) des Istwertes des Primärstromes mit der Amplitude des Führungssignals (14) vergleicht, und dass der überwiegende Betrag (22) des Istwertes des Primärstromes die Flip-Flop-Speicher (26a, 26b) zurücksetzt und die Transistoren (10) der jeweils aktiven Halbbrückenschaltung (1a, 1b) ausschaltet.Inverter according to one of Claims 8 to 12, characterized in that a comparator ( 27 ) the input of the current mode controller ( 15 ) forms that the comparator ( 27 ) the amount ( 22 ) of the actual value of the primary current with the amplitude of the reference signal ( 14 ) and that the vast amount ( 22 ) of the actual value of the primary current, the flip-flop memory ( 26a . 26b ) and the transistors ( 10 ) of the respective active half-bridge circuit ( 1a . 1b ) turns off. Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Versorgungsspannung (40) beide Halbbrückenschaltungen (1a, 1b9 speist (3).Inverter according to one of Claims 1 to 13, characterized in that a common supply voltage ( 40 ) both half-bridge circuits ( 1a . 1B9 feeds ( 3 ). Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Halbbrückenschaltung (1a, 1b) eine getrennte Versorgungsspannung (40a, 40b) zugeordnet ist und dass die beiden Versorgungsspannungen (40a, 40b) in Reihe geschaltet sind (4).Inverter according to one of Claims 1 to 13, characterized in that each half-bridge circuit ( 1a . 1b ) a separate supply voltage ( 40a . 40b ) and that the two supply voltages ( 40a . 40b ) are connected in series ( 4 ). Inverter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Reihenschaltung der Versorgungsspannungen (40a, 40b) eine Überwachungsschaltung (29) zugeordnet ist, die die Symmetrie des kapazitiven Mittelanschlusses (32) in Bezug auf die positive Versorgungsspannung (33) und die negative Versorgungsspannung (34) misst, und dass das Ausgangssignal (35) der Überwachungsschaltung (29) die Asymmetrie und die Richtung derselben kennzeichnet.Inverter according to claim 15, characterized in that the series connection of the supply voltages ( 40a . 40b ) a monitoring circuit ( 29 ), which determines the symmetry of the capacitive center connection ( 32 ) with respect to the positive supply voltage ( 33 ) and the negative supply voltage ( 34 ) and that the output signal ( 35 ) of the monitoring circuit ( 29 ) characterizes the asymmetry and the direction of the same. Inverter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (35) der Überwachungsschaltung (29) die Ansteuerimpulse derjenigen Halbbrückenschaltung (1a, 1b), die von der im Moment kleineren Versorgungsspannung (40a oder 40b) gespeist ist, blockiert oder verkürzt, bis die Symmetrie der Versorgungsspannungen (40a, 40b) wieder hergestellt ist.Inverter according to claim 16, characterized in that the output signal ( 35 ) of the monitoring circuit ( 29 ) the drive pulses of that half-bridge circuit ( 1a . 1b ), which depends on the currently smaller supply voltage ( 40a or 40b ), blocked or shortened until the symmetry of the supply voltages ( 40a . 40b ) is restored. Inverter mit zwei asymmetrischen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b), die abwechselnd zwei getrennte Primärwicklungen (3a, 3b) eines Haupttransformators (3) treiben, bei dem an der Sekundärwicklung (3c) des Haupttransformators (3) ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6) angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Halbbrückenschaltungen (1a, 1b) und ein Haupttransformator (3), eventuell versehen mit den sättigbaren Induktivitäten (5a, 5b), sowie ein Stromwandler (4) und ein Strom-Verdoppler-Gleichrichter (6), eventuell versehen mit den sättigbaren Zusatz-Induktivitäten (8a, 8b), zu dem Leistungsteil (2) zusammengefasst sind.Inverter with two asymmetrical half-bridge circuits ( 1a . 1b ) alternating two separate primary windings ( 3a . 3b ) of a main transformer ( 3 ), in which at the secondary winding ( 3c ) of the main transformer ( 3 ) a current doubler rectifier ( 6 ), characterized in that two half-bridge circuits ( 1a . 1b ) and a main transformer ( 3 ), possibly provided with the saturable inductors ( 5a . 5b ), as well as a current transformer ( 4 ) and a current doubler rectifier ( 6 ), possibly provided with the seed applicable additional inductors ( 8a . 8b ), to the power unit ( 2 ) are summarized. Inverter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsteil (2) mit einem Ansteuerübertrager (12), Ansteuerschaltkreisen (28) und einem Current-mode-Regler (15) ein Teilsystem (49) bilden.Inverter according to claim 18, characterized in that a power unit ( 2 ) with a drive transformer ( 12 ), Drive circuits ( 28 ) and a current-mode controller ( 15 ) a subsystem ( 49 ) form. Inverter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Teilsysteme (49) parallelgeschaltet gemeinsam versorgt sind (Klemmen 33 und 34) und einen gemeinsamen Ausgang (Klemmen 47 und 48) aufweisen, und dass das Führungssignal (14) den Eingängen aller Current-mode-Regler (15) der Teilsysteme (45) zugeführt ist, wobei dieses identische Führungssignal (14) von einem gemeinsamen Hauptregler (13) des Gesamtsystems erzeugt ist und der Istwert (16) des Ausgangsstromes den Strom des Gesamtsystems darstellt.Inverter according to claim 19, characterized in that several subsystems ( 49 ) are connected in parallel (terminals 33 and 34 ) and a common output (terminals 47 and 48 ), and that the guide signal ( 14 ) the inputs of all current-mode controls ( 15 ) of subsystems ( 45 ), this identical command signal ( 14 ) from a common main controller ( 13 ) of the overall system and the actual value ( 16 ) of the output current represents the current of the entire system. Inverter nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (24) mit nachgeschaltetem Pulsgenerator (25) für alle Teilsysteme (49) gemeinsam ist und dass das Setzen der Flip-Flop-Speicher (26a, 26b) für die verschiedenen Halbbrückenschaltungen (1a, 1b) auf möglichst viele phasenversetzte Zeitpunkte verteilt ist, um die Welligkeit des Ausgangsstromes zu minimieren.Inverter according to one of Claims 12 to 20, characterized in that the oscillator ( 24 ) with a downstream pulse generator ( 25 ) for all subsystems ( 49 ) and that the setting of the flip-flop memory ( 26a . 26b ) for the various half-bridge circuits ( 1a . 1b ) is distributed over as many phase-offset times as possible in order to minimize the ripple of the output current. Inverter nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leistungsteil (2) eingangsseitig (Klemmen 33 und 34) eine an sich bekannte Hochsetzsteller-Schaltung (36) mit Netzgleichrichter (37) vorgeschaltet ist, über die die Stromaufnahme aus dem Versorgungsnetz (38) steuerbar ist.Inverter according to one of claims 18 to 21, characterized in that the power unit ( 2 ) on the input side (terminals 33 and 34 ) a known boost converter circuit ( 36 ) with mains rectifier ( 37 ), via which the current consumption from the supply network ( 38 ) is controllable. Inverter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochsetzsteller-Schaltung (36) großer Leistung aus mehreren Teil-Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) kleinerer Leistung in Parallelschaltung gebildet ist.Inverter according to Claim 22, characterized in that the boost converter circuit ( 36 ) large power of several sub-boost converter circuits ( 36a . 36b ) smaller power is formed in parallel. Inverter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass den Teil-Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) ein Sollwertsignal für den Sollwert (41) des Eingangsstromes zuführbar ist, das für alle Teil-Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) identisch ist.Inverter according to Claim 23, characterized in that the sub-boost converter circuits ( 36a . 36b ) a setpoint signal for the setpoint ( 41 ) of the input current that can be fed to all partial boost converter circuits ( 36a . 36b ) is identical. Inverter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) phasenversetzt ansteuerbar sind, um die Welligkeit des Eingangsstromes zu reduzieren.Inverter according to claim 4, characterized in that the partial boost converter circuits ( 36a . 36b ) are out of phase controlled to reduce the ripple of the input current. Inverter nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Takterzeugungssystem für die Leistungsteile (2) und die Teil-Hochsetzsteller-Schaltungen (36a, 36b) miteinander synchronisiert sind und sich aus dem gemeinsamen Oszillator (24) und dem gemeinsamen Pulsgenerator (25) abgeleitet sind.Inverter according to one of claims 18 to 25, characterized in that the clock generating system for the power parts ( 2 ) and the partial boost converter circuits ( 36a . 36b ) are synchronized with each other and from the common oscillator ( 24 ) and the common pulse generator ( 25 ) are derived. Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbbrückenschaltungen (1a, 1b) vier Transistoren (10a, 10b, 10c, 10d) mit einem einzigen Ansteuerübertrager (12) aufweisen, der mit einer Primärwicklung (12a) und vier getrennten Sekundärwicklungen (12b, 12c, 12d, 12e) versehen ist.Inverter according to one of Claims 1 to 26, characterized in that the half-bridge circuits ( 1a . 1b ) four transistors ( 10a . 10b . 10c . 10d ) with a single drive transformer ( 12 ), which is connected to a primary winding ( 12a ) and four separate secondary windings ( 12b . 12c . 12d . 12e ) is provided. Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbbrückenschaltungen (1a, 1b) mit Transistoren vom Typ MOSFET aufgebaut sind.Inverter according to one of Claims 1 to 27, characterized in that the half-bridge circuits ( 1a . 1b ) are constructed with transistors of the MOSFET type. Inverter nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsteil (2) mit vorgesetzter Hochsetzsteller-Schaltung (36) eine mechanische Modulbaugruppe (44) bildet, dass mehrere, derartige Modulbaugruppen (44) und dass diese Modulbaugruppen (44) durch eingangsseitige (Klemmen 45 und 46 des Gleichrichters) und ausgangsseitig (Klemmen 47 und 48 der Ausgangsanschlüsse) Parallelschaltung zu einer Leistungskomponente hoher Gesamtleistung zusammengefasst sind.Inverter according to one of claims 18 to 28, characterized in that a power unit ( 2 ) with a boost converter circuit ( 36 ) a mechanical module assembly ( 44 ) forms that several, such module assemblies ( 44 ) and that these module assemblies ( 44 ) by input side (terminals 45 and 46 of the rectifier) and the output side (terminals 47 and 48 the output terminals) are combined in parallel to a power component of high total power. Inverter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass jede Modulbaugruppe (44) ein eigenes Kühlprofil besitzt.Inverter according to claim 29, characterized in that each module assembly ( 44 ) has its own cooling profile.
DE20221373U 2002-05-15 2002-05-15 Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer Expired - Lifetime DE20221373U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20221373U DE20221373U1 (en) 2002-05-15 2002-05-15 Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20221373U DE20221373U1 (en) 2002-05-15 2002-05-15 Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer
DE2002121765 DE10221765A1 (en) 2002-05-15 2002-05-15 Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE20221373U1 true DE20221373U1 (en) 2005-08-25

Family

ID=34913171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE20221373U Expired - Lifetime DE20221373U1 (en) 2002-05-15 2002-05-15 Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE20221373U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219365A1 (en) 2012-10-23 2014-04-24 Schmidhauser Ag DC converter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219365A1 (en) 2012-10-23 2014-04-24 Schmidhauser Ag DC converter
WO2014064142A1 (en) 2012-10-23 2014-05-01 Schmidhauser Ag Dc converter
CN104995809A (en) * 2012-10-23 2015-10-21 施密徳豪泽股份公司 DC converter
US10256736B2 (en) 2012-10-23 2019-04-09 Schmidhauser Ag DC-DC converter with polarity reversal protection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4234725B4 (en) DC converter
DE69834981T2 (en) Phase-shifted full-bridge converter with gentle PWM switching
DE3034693C2 (en) Pulse-width controlled push-pull DC voltage converter
DE69632439T2 (en) Uninterruptible switching regulator system
DE2423718A1 (en) CIRCUIT ARRANGEMENT FOR GENERATING AN AC VOLTAGE
EP0951133A2 (en) Method and active filter for reducing ripple of a current drawn by a charge from a network
DE4431050B4 (en) DC converter
DE4443551A1 (en) Arrangement for supplying power to an electrical consumer, in particular an X-ray apparatus
DE10133865A1 (en) Electrical circuitry
DE4008652A1 (en) Mains unit with DC-to-DC converter - has primary transformer stage with transistor switch operated in pulsed mode controlled by feedback
DE2819676A1 (en) DC voltage converter for power supply - has at least two half-bridge converters using transformer primary winding sections separated by transistors
DE10334338A1 (en) Controlled synchronous rectifier for regulating an output voltage of a switched-mode power supply
EP0078252A2 (en) Electronic welding device
DE69737706T2 (en) Power supply apparatus
DE3803447C1 (en)
DE20221373U1 (en) Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer
DE3535020A1 (en) AC-DC CONVERTER
DE10221765A1 (en) Inverter for welding devices comprises two asymmetric high bridge circuits which alternately drive two separate primary coils of a main transformer
DE4028471C2 (en)
EP0302433B1 (en) Flyback converter
DE19540512A1 (en) Circuit arrangement for generating different DC voltages
DE4305243C2 (en) Power source for welding and cutting
EP1364737B1 (en) Arc welding power source
EP0146832B1 (en) Interruption device for a self-oscillating flyback converter
DE2849575C2 (en) Clocked power supply

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20050929

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years

Effective date: 20050921

R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years

Effective date: 20080806

R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years

Effective date: 20100609

R071 Expiry of right
R071 Expiry of right