AT514654A1

AT514654A1 - Gleichrichterschaltung mit Strominjektion

Info

Publication number: AT514654A1
Application number: ATA641/2013A
Authority: AT
Inventors: Michael Hartmann; Rudolf Fehringer
Original assignee: Schneider Electric Power Drives Gmbh
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2015-02-15
Also published as: WO2015021489A1; AT514654B1

Abstract

Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung (1) von Halbleiterventilen (2), vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei die Gleichrichtanordnung (1) ein~h dreiphasigen netzseitigen Eingang (3) und einen gleichstromseitigen Ausgang (4) mit zwei Ausgangsleitungen (Poc,Noc) mit einem Ausgangsanschluss (8) für eine Last ( 9) aufweist sowie der netzsei tige Eingang ( 3) mit einem dreiphasigen Drehstromnetz mit einer verbunden ist, wobei eine Verbindung Übertragung von einem Injektionsstrom ( h 3 ) Nennspannung (UN) zur pulsförmigen vom netzseitigen Eingang (3) zum gleichstromseitigen Ausgang (4) vorgesehen ist. Um die durch Netzrückwirkungen auftretenden Wirkungsgradverluste möglichst gering zu halten ist zumindest eine aktiv steuerbare Stromquelle (6) vorgesehen, die einerseits zu jeder Phase am netzseitigen Eingang (3) mit zumindest einem Schaltelement (S 1 ,S2 ,S3 ) zuschaltbar ist und andererseits über schaltbare Steuerelemente (10) mit den gleichstromseitigen Ausgangsleitungen (Pnc,Nnc) verbunden ist.

Description

Gleichrichterschaltung mit Strominjektion

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen

Gleichrichtanordnung von Halbleiterventilen, vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei die

Gleichrichtanordnung einen dreiphasigen netzseitigen Eingang und einen gleichstromseitigen Ausgang mit zwei

Ausgangsleitungen mit einem Ausgangsanschluss für eine Last aufweist sowie der netzseitige Eingang mit einem dreiphasigen Drehstromnetz mit einer Nennspannung verbunden ist, wobei eine Verbindung zur pulsförmigen Übertragung von einem Injektionsstrom vom netzseitigen Eingang zum gleichstromseitigen Ausgang vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiters auf ein Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung von Halbleiterventilen, vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei ein Injektionsstrom von zumindest einer Phase am netzseitigen Eingang dem gleichstromseitigen Ausgang zugeführt wird, sowie zumindest ·einer der beiden gleichstromseitigen

Gleichrichterströme zumindest teilweise durch eine Drossel geführt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.

STAND DER TECHNIK

In . der modernen Elektrotechnik ist eine Vielzahl an unterschiedlichen Ausführungsformen von

Gleichrichterschaltungen bekannt. Die diversen

Gleichrichterschaltungen sollen im Wesentlichen über eine netzseitige, . sinusförmige Spannung am Eingang eine möglichst konstante Gleichspannung am Ausgang der Gleichrichterschaltung bereitstellen. Eine häufige Gleichrichtanordnung von Dioden ist die - aus dem Stand der Technik, insbesondere in der Leistungselektronik, bekannte dreiphasige (Sechspuls-) Brückengleichrichtanordnung (B6 Schaltung). Dabei wird aus einem dreiphasigen , Drehstromnetz (die sogenannte

Wechselstromseite der Gleichrichterschaltung) mittels einer Brückenanordnung von Dioden (die sogenannte Gleichstromseite der Gleichrichterschaltung) eine gleichgerichtete Spannung erzeugt. Um die aus der am wechselstromseitigen Eingang sinusförmigen Phasenspannung entstehenden sechs überlagerten Halbwellen am gleichstromseitigen Ausgang zu glätten und einen möglichst konstanten Spannungs- sowie Stromverlauf am Ausgang der Gleichrichterschaltung zu erreichen, sind in herkömmlichen Gleichrichterschaltungen gleichstromseitig zusätzliche

Induktivitäten (Drosseln) vorgesehen.

Der netzseitige Stromverlauf einer Gleichrichterschaltung mit Schaltelementen, Induktivitäten und/oder Kapazitäten, auch jene von einer Last oder einer weiteren elektronischen Schaltung an der Gleichspannungsseite, ist dabei in herkömmlicher Weise nicht streng sinusförmig mit der •Netzfrequenz. Die nicht-sinusförmigen Ströme verursachen infolge ihres Oberschwingungsgehalts und der

Phasenverschiebung gegenüber der Netzgrundschwingung unerwünschte netzseitige Spannungs- bzw. Stromverzerrungen. Insbesondere bei Gleichrichterschaltungen höherer Leistung sind diese Netzrückwirkungen nicht zu vernachlässigen. Es gilt einen Pegel der summierten Leistung aller Oberschwingungen im Verhältnis zur Leistung der Grundschwingung einzuhalten (THDi, steht für „.Total Harmonie Distortion of currents" bzw. „gesamte harmonische Verzerrung der Ströme"), wobei das THDi-Verhältnis für Stromqualität im Netz steht und gemäß Normen (z.B. IEC 61000-3-2) vorgegeben ist.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Stromformen der Gleichrichterschaltung durch Hinzufügen bzw. Ableiten von Strömen, den sogenannten Injektionsströmen, beeinflusst werden können, wobei in herkömmlicher Weise mit einem zusätzlichen Stromzweig vorbei an der Gleichrichtanordnung Ströme von den

Phasen am wechselstromseitigen Eingang den Ausgangsströmen am gleichstromseitigen Ausgang hinzugefügt werden. Die Art dieser Strominjektion von Eingang zu Ausgang, um Netzrückwirkungen der Gleichrichterschaltung möglichst zu vermeiden, wird in der anglistischen Literatur auch mit „third harmonic current injection" bezeichnet. Es wird der durch die Gleichrichtanordnung abgeschnittene, annähernd dreiecksförmige Anteil der drei Phasen von sinusförmigen Eingangsströmen zum Ausgang weitergeführt, um Verzerrungen der Phasenströme am Netz zu vermeiden und damit ein besseres THDi zu erreichen.

In herkömmlichen Schaltungen tritt des Weiteren mitunter das Problem auf, dass keine ausreichend große Zwischenkreiskapazität bzw. eine Drossel am gleichstromseitigen Ausgang möglich ist, um einen konstanten, gleichgerichteten Strom am Ausgang zu erhalten. Die Drossel ist allerdings mitunter notwendig, damit die wechselförmigen Anteile der gleichgerichteten Spannung an der Drossel abfallen und eine konstante Ausgangsspannung einer Zwischenkreiskapazität zur Verfügung steht.

Des Weiteren kann die Last am gleichstromseitigen Ausgang in herkömmlicher Weise nur einer Last mit konstanter Leistungscharakteristik entsprechen. Dies ist auch der Fall, wenn der Injektionsstrom mittels eines Netzwerks von passiven Bauelementen hinzugefügt wird. Eine Möglichkeit zur Regelung der Zufuhr des Injektionsstromes, insbesondere zur leistungseffizienten Zufuhr zum Ausgang, fehlt. Die zur Verfügung stehende Leistung am netzseitigen Eingang wird dabei nicht ausreichend am gleichstromseitigen Ausgang genutzt, sondern stattdessen zum Beispiel verlustreich in einer Verbindung eines Injektionsstromes in Wärme umgesetzt. Ein ähnliches Problem des reduzierten Wirkungsgrades zeigt sich bei der in der Literatur bereits bekannten Topologie des „Minnesota Rectifier". Dabei wird eine Hochsetzstruktur (zur möglichen Regelung der Spannung bzw. Leistung am Ausgang des Gleichrichters und zur aktiven Regelung der Gleichrichterströme an den Ausgang des passiven

Diodengleichrichters nachgeschalten. Der Hochsetzsteller oder auch Aufwärtswandler genannt bewirkt erhebliche

Wirkungsgradverluste der Gleichrichterschaltung.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Es ist daher das Ziel der Erfindung diese Nachteile zu vermeiden und eine Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung sowie ein Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung zur Verfügung zu stellen, durch welches geringe Netzrückwirkungen der Gleichrichterschaltung auftreten, die Gleichrichtung der Netzspannungen bzw. der Netzströme optimal möglich ist sowie veränderliche Lasten am Ausgang vorgesehen sein können ohne dabei erhebliche Wirkungsgradverluste in Kauf zu nehmen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 9 erreicht.

Anspruch 1 bezieht sich auf eine Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung von

Halbleiterventilen, ; vorzugweise eine

Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei die

Ausgangsleitungen mit einem Ausgangsanschluss für eine Last aufweist, sowie der netzseitige Eingang mit einem dreiphasigen Drehstromnetz mit einer Nennspannung verbunden ist, wobei eine Verbindung zur pulsförmigen Übertragung von einem Injektionsstrom vom netzseitigen Eingang zum gleichstromseitigen Ausgang vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest eine aktiv steuerbare Stromquelle angeordnet ist, die einerseits zu jeder Phase am netzseitigen Eingang mit zumindest einem Schaltelement zuschaltbar ist, und andererseits über schaltbare

Steuerelemente mit den gleichstromseitigen Ausgangsleitungen verbunden ist.

Die Phasen am netzseitigen Eingang werden über Schaltelemente einer aktiv steuerbaren Stromguelle zugeschaltet, wobei, einzelne Phasen zugeschaltet werden können. Die aktiv steuerbare Stromquelle bestimmt die Stromform des Injektionsstromes, der aus den Phasen gezogen wird. Die aktiv steuerbare Stromquelle ist in jener Weise vorgesehen, dass die annähernd dreiecksförmigen Anteile der sinusförmigen Eingangsströme als Injektionsstrom fließen, welche aufgrund der passiven Gleichrichtanordnung nicht fließen würden. Damit werden Netzverzerrungen vermieden und die Gleichtichterschaltung kann mit einem geringeren THDi als an sich bekannte passive Gleichrichterschaltungen betrieben werden. Über schaltbare Steuerelemente wird der Injektionsstrom an die gleichstromseitigen Ausgangsleitungen zugeführt, und zwar durch die Schaltvorgänge der schaltbaren Steuerelemente im Wesentlichen pulsförmig.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Zwischenkreiskapazität parallel zum gleichstromseitigen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung, sowie zumindest eine Drossel an einer Verbindung von der Gleichrichtanordnung zum Ausgangsanschluss vorgesehen ist. Mittels Drossel und Zwischenkreiskapazität kann eine konstante, gleichgerichtete Ausgangsspannung bereitgestellt werden. Herkömmliche Gleichrichterschaltungen die mittels Injektionsstrom die Netzverzerrungen verringern sollen, können aufgrund ihrer prinzipiellen Funktionsweise meist nur ohne Zwischenkreiskapazität bzw. Drossel am Ausgang funktionieren. Mit der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung können demnach auch herkömmliche Gleichrichterschaltungen mit DC-seitiger Glättungsdrossel und Zwischenkreiskapazität erweitert werden, um deren Netzrückwirkungen zu verringern.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung ist vorgesehen, dass schaltbare Steuerelemente, vorzugweise IGBTs (Insulated-Gate Bipolar Transistors), mit je einer der Ausgangsleitungen des gleichstromseitigen Ausganges verbunden sind, wobei die aktiv steuerbare Stromquelle einerseits mit den schaltbaren Steuerelementen verbunden ist und andererseits mit den Schaltelementen zur Strominjektion. Die schaltbaren Steuerelemente schalten die einzelnen Phasen zur aktiv steuerbaren Stromquelle, wobei der Injektionsstrom mittels Steuerung der aktiv steuerbaren Stromquelle auf einen annähernd dreiecksförmigen Injektionsstrom geregelt wird. Der Injektionsstrom wird mittels der IGBT-Module pulsförmig auf die Ausgangsleitungen der Gleichrichterschaltung geschaltet. Die Ansteuerung der IGBT-Module ist aus der Leistungselektronik bekannt. Es ergibt sich durch die pulsförmige Zuschaltung zum Gleichrichterstrom im Mittel die gewünschte sinusförmige Stromform an der Drossel.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an einem Ausgangsanschluss des gleichstromseitigen Ausganges eine zeitlich veränderliche Last vorgesehen ist, wobei eine Regeleinrichtung zur lastabhängigen Regelung der aktiv steuerbaren Stromquelle vorgesehen ist. Mittels der Steuerung der aktiv steuerbaren Stromquelle und den schaltbaren Steuerelementen ist es möglich, die

Ausgangsspannung bzw. den Ausgangsstrom auch an veränderliche Lasten mit nicht konstanter Leistungsaufnahme anzupassen. Eine Regeleinrichtung regelt dahingehend sowohl die aktiv steuerbare Stromquelle als auch die schaltbaren Steuerelemente, wie im Weiteren zu Anspruch 9 erläutert wird.

Um die erfindungsgemäße Gleichrichterschaltung möglichst ohne Wirkungsgradverluste und möglichst leistungseffizient zu betreiben ist vorgesehen, dass die aktiv steuerbare Stromquelle eine Kopplungseinrichtung aufweist, wobei mittels der Kopplungseinrichtung eine Injektionsleistung der aktiv steuerbaren Stromquelle an den Ausgangsanschluss übertragbar ist. Bei der Regelung des Injektionsstromes entsteht in der aktiv steuerbaren . Stromquelle eine Leistung wobei die notwendige Energie den netzseitigen Phasen entnommen wird. Diese Energie kann entweder passiv, z.B. durch Widerstände, in Wärme umgewandelt werden, was den Wirkungsgrad der Schaltung beträchtlich reduziert oder vorteilhafterweise mittels einer geeigneten Koppeleinrichtung an den Ausgang der Gleichrichterschaltung übertragen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung ist vorgesehen, dass die

Kopplungseinrichtung mittels einer primären Wicklung, durchflossen vom Injektionsstrom, zu einer gekoppelten sekundären Wicklung ausgeführt ist, wobei die sekundäre Wicklung in einem Brückenzweig einer Vollbrücke aus schaltbaren Steuerelementen, vorzugsweise IGBTs, vorgesehen ist und die Vollbrücke parallel zum gleichstromseitigen Ausgang verbunden ist sowie zur sekundären Wicklung eine in Serie geschaltete Induktivität am Brückenzweig vorgesehen ist. Die Leistungsübertragung erfolgt vorzugsweise mittels Transformation. von einer primären Wicklung, nämlich jener in welcher der Injektionsstrom fließt, zu einer sekundären Wicklung, wobei die sekundäre Wicklung im Brückenzeig einer Vollbrücke von steuerbaren Schaltelementen am

Ausgangsanschluss parallel zur Zwischenkreiskapazität vorgesehen ist. Mittels an sich bekannter Ansteuerung der schaltbaren Steuerelemente kann die durch die Regelung des Injektionsstromes entstehende und an den Brückenzweig . transformierte Leistung an den Ausgangsanschluss abgeführt werden. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird sowohl der mögliche primärseitige Injektionsstrom mittels Ansteuerung der schaltbaren Steuerelemente aktiv gesteuert als auch die Leistung von der primären Wicklung zur sekundären Wicklung übertragen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung ist vorgesehen, dass eine der gleichstromseitigen Ausgangsleitungen mittels

Filterkondensator mit zumindest einem der Schaltelemente verbunden ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass ' zwei Filterkondensatoren mit den Schaltelementen verbunden sind, wobei ein Filterkondensator parallel zur Gleichrichtanordnung geschaltet ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass zwei Filterkondensatoren mit den Schaltelementen verbunden sind, wobei ein dritter Filterkondensator parallel zur Gleichrichtanordnung geschaltet ist. Die Filterkondensatoren filtern die hochfrequenten, pulsförmigen Stromsignale des pulsförmig zugeschalteten Injektionsstromes, diese sind notwendig um einerseits die Halbleiterventile der Gleichrichtanordnung nicht zu beschädigen und andererseits um zu verhindern, dass sich die hochfrequenten pulsförmigen Ströme nicht im Netz ausbreiten. Die Filterkondensatoren bilden zusammen mit der parasitären Induktivität, insbesondere der vorwiegend induktiven Impedanz des speisenden Stromnetzes, einen Schwingkreis der gedämpft werden muss. Aus Symmetriegründen sind drei Filterkondensatoren notwendig, um die Ableitung der hochfrequenten Ströme sicherzustellen.

Anspruch 9 bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung von Halbleiterventilen, vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei ein Injektionsstrom von zumindest einer Phase am netzseitigen Eingang dem gleichstromseitigen Ausgang zugeführt wird sowie zumindest einer der beiden gleichstromseitigen Gleichrichterströme zumindest teilweise durch eine Drossel geführt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Injektionsstrom mit einer aktiv steuerbaren Stromquelle in Abhängigkeit der Gleichrichterströme gebildet wird, indem der Injektionsstrom annähernd dreiecksförmig gebildet wird und der Injektionsstrom über schaltbare Steuerelemente den beiden Gleichrichterströmen in Pulsform zugeführt wird.

Der Injektionsstrom wird mittels der aktiv . steuerbaren Stromquelle von den Phasen abgeführt. Da die Last am Ausgang veränderlich vorgesehen sein kann, muss die Amplitude des

Injektionsstromes in Abhängigkeit der Last erzeugt werden, um einen Laststrom entsprechend der veränderlichen Last und damit der veränderlichen Gleichrichterströme zur Verfügung zu stellen. Mittels Schaltung der schaltbaren Steuerelemente wird der Injektionsstrom den Gleichrichterströmen in Pulsen entsprechend der Schaltvorgänge hinzugefügt. Dadurch wird eine lastabhängige Regelung des Injektionsstromes und damit auch der Gleichrichterströme bei gleichzeitig geringen

Netzrückwirkungen der Gleichrichterschaltung erreicht.

Des Weiteren ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der

Injektionsstrom mit zumindest einem von drei Schaltelementen vom netzseitigen Eingang zur aktiven Stromquelle zugeschaltet wird, wobei die aktiv steuerbare Stromquelle den möglichen Injektionsstrom aktiv festlegt. Eine Injektionsspannung an der Stromquelle legt den möglichen, von den Phasen an den gleichstromseitigen Ausgang geführten Injektionsstrom aktiv fest. Von den Phasen muss für den benötigten Injektionsstrom jeweils der Anteil einer anderen Phase zugeführt werden, wofür, die Zuschaltung einzelner Phasen mittels Schaltelementen möglich sein muss.· Die Bildung des Injektionsstromes erfolgt also im Zusammenspiel der aktiv steuerbaren Stromquelle und der Schaltelemente zum netzseitigen Eingang.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Injektionsstrom in Abhängigkeit einer Eingangsleistung am netzseitigen Eingang der

Gleichrichterschaltung geregelt wird. Die Eingangsleistung am netzseitigen Eingang korrespondiert, abgesehen von den Verlusten der Gleichrichterschaltung, direkt mit den von der Gleichrichtanordnung zur Verfügung gestellten

Gleichrichterströmen. Wird also die Eingangsleistung gemessen, so kann abhängig vom Messergebnis der Injektionsstrom von der aktiv steuerbaren Stromquelle eingestellt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass neben dem

Inj ektionsstrom sowohl ein negativer Gleichrichterstroxn als auch ein positiver Gleichrichterstrom am gleichstromseitigen Ausgang der Gleichrichtanordnung gemessen wird und zusammen mit den gemessenen Spannungen der Gleichrichtanordnung die · Leistung bestimmt wird,. um die Regelung des Injektionsstromes bewerkstelligen zu können. Diese Ausführungsform stellt eine besonders vorteilhafte Messmethode dar, da die Messung der Leistung aller drei Phasen am netzseitigen Eingang eine aufwendige Messung darstellt. Der Injektionsstrom muss zur Regelung des Injektionsstromes gemessen werden. Ebenso muss einer der Gleichrichterströme gemessen werden, um den Injektionsstrom durch die Steuerelemente auf den positiven bzw. negativen Gleichrichteranschluss aufteilen zu können. Diese beiden Messpunkte sind also vorgegeben und zwingend vorhanden. Wird jetzt eine weitere, einfache Messung des zweiten Gleichrichterstromes vorgenommen, so kann die

Eingangsleistung bestimmt werden, wodurch die aufwendigere Messung der Leistung an den Phasen am netzseitigen Eingang entfällt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine äquivalente Konduktanz (elektrischer Leitwert) aus der Eingangsleistung und dem Effektivwert der Nennspannung berechnet wird und die Konduktanz zusammen mit einer von der Nennspannung vorgegebenen positiven Gleichrichterspannung den Sollwert des positiven Gleichrichterstromes bestimmt und auf einen Sollwert des positiven Gleichrichterstromes mittels dem Steuerstrom und den schaltbaren Steuerelementen geregelt wird, wobei sich der negative Gleichrichterstrom in Kombination mit dem Injektionsstrom ih3 aufgrund der Topologie ergibt.

Die Gleichrichterströme müssen je nach Last und damit Konduktanz der Gleichrichterschaltung am netzseitigen Eingang geregelt werden. Die Bestimmung der Konduktanz ist aus der Eingangsleistung und dem Nennspannungseffektivwert vorteilhaft möglich. Mittels der bereits ermittelten Eingangsleistung und der Konduktanz der Gleichrichterschaltung wird der Sollwert eines Gleichrichterstromes bestimmt. Auf diesen Sollwert des einen Gleichrichterstromes wird mittels aktiv steuerbarer Stromquelle und an sich bekannter Ansteuerung der steuerbaren Schaltelemente geregelt. Die beiden Gleichrichterströme sind symmetrisch und phasenverschoben zueinander, womit es ausreicht nur auf einen der Gleichrichterströme zu regeln, wobei sich der andere ergibt. Mit einer derartigen Regelung ist eine einfache Anpassung der Gleichrichterströme auf die veränderliche Last am Ausgang möglich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Injektionsleistung der aktiv steuerbaren Stromquelle an den Ausgangsanschluss übertragen wird. Mit Regelung des Injektionsstromes entsteht an der aktiv steuerbaren Stromquelle eine Injektionsleistung, nämlich über den Injektionsstrom und die zugehörige Injektionsspannung. Diese Leistung wird über die Energie vom netzseitigen Eingang eingespeist. Um den Wirkungsgrad der Gleichrichterschaltung zu verbessern ist vorgesehen, dass diese aufgebrachte Leistung nicht in der aktiv steuerbaren Stromquelle, etwa in Form von Wärme, verlorengeht, sondern an die Ausgangsanschlüsse übertragen wird. Damit wird Leistung nicht nur über die Gleichrichtanordnung vom netzseitigen Eingang zum Ausgangsanschluss transportiert, sondern auch jener Leistungsanteil des Injektionsstromes, durch welchen ein besserer Wirkungsgrad der Gleichrichterschaltung erreicht wird,, wobei diverse Verfahren zur Leistungsübertragung in der Leistungselektronik an sich bekannt sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen hierbei die

Fig.. 1 eine herkömmliche Ausführungsform einer

Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung,

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung mit dreiphasiger Gleichrichtanordnung,

Fig. 2a den Verlauf von drei Phasenströmen am netzseitigen Eingang der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 2b den Verlauf eines Drosselstromes sowie eines Ausgangsstromes am gleichstromseitigen Ausgang einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 2c den Verlauf eines positiven Gleichrichterstromes und eines Mittelwertes des positiven Gleichrichterstromes einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 2d den Verlauf eines Injektionsstromes einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 2e den Verlauf eines negativen Gleichrichterstromes und eines Mittelwertes des negativen Gleichrichterstromes einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 2f den Verlauf eines positiven Steuerstromes und eines Mittelwertes des positiven Steuerstromes einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 2g den Verlauf eines positiven Steuerstromes und eines Mittelwertes des positiven Steuerstromes einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung gemäß Fig. 2 r

Fig. 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung mit dreiphasiger Gleichrichtanordnung und

Filterkondensatoren,

Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform einer aktiv steuerbaren Stromquelle der erfindungsgemäßen

GleichrichterSchaltung,

Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild einer

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung einer Gleichrichterschaltung mit dreiphasiger Gleichrichtanordnung sowie

Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild einer

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung des Injektionsstromes.

FUNKTIONSWEISE DER ERFINDUNG

Die Fig. 1 zeigt eine bekannte Gleichrichterschaltung mit einer Gleichrichtanordnung 1 von Halbleiterventilen 2, eine (Sechspuls-) Brückengleichrichtanordnung mit Dioden sowie mit einer gleichstromseitigen Drossel 16. Anstatt Dioden können aber auch andere bekannte Halbleiterventile 2 wie Thyristoren eingesetzt werden. Die Gleichrichterschaltung umfasst einen netzseitigen Eingang 3 und einen gleichstromseitigen Ausgang 4, wobei am netzseitigen Eingang 3 die Phasen ausgeführt sind, und am gleichstromseitigen Ausgang 4 eine positive Ausgangsleitung PDc und eine negative Ausgangsleitung NDc vorgesehen sind. An der positiven Ausgangsleitung Pdc ist ein positiver Gleichrichterstrom ip vorgesehen und an der negativen Ausgangsleitung NDc ist ein negativer Gleichrichterstrom in vorgesehen. An der Gleichrichtanordnung 1 liegt eine gleichgerichtete Spannung Urec an, wobei am Ausgang eine konstante Ausgangsspannung U0 an einem Ausgangsanschluss S anliegt. Am Ausgangsanschluss 8 ist eine Last 9, dargestellt als variabler Widerstand, angeordnet, die eine zeitlich veränderliche Leistung P0(t) aufnehmen kann. Die Last 9 wird in den weiteren Figuren nicht dargestellt, da der Anschluss an der jeweiligen selben Stelle wie in Fig. 1 erfolgt. Die Last 9 kann auch eine weitere elektronische Schaltung, etwa ein weiterer Stromumrichter, sein, wobei die dargestellte Gleichrichterschaltung dann als sogenannter Zwischenkreis verwendet wird. Die gesamte Leistung der Last 9 wird über die Drossel 16 transportiert, wobei die durch die Gleichrichtanordnung 1 entstehenden nicht sinusförmigen Stromverläufe der Gleichrichterströme ip,in durch eine Drossel 16 geglättet werden. An einer zum Ausgangsanschluss 8 parallelen Zwischenkapazität 7 kann dann eine möglichst konstante Ausgangsspannung U0 abgegriffen werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Gleichrichterschaltung weist jedoch eine bezüglich Netzrückwirkungen nachteilige Ausführung auf. Die Gleichrichterströme.. ip, in fließen über die Last 9 zurück auf den netzseitigen Eingang 3 und verursachen unerwünschte Netzrückwirkungen. Ein THDi-Verhältnis gemäß Norm wird dabei üblicherweise nicht erreicht.

Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung, wobei die Netzrückwirkungen gegenüber der Gleichrichterschaltung der Fig. 1 verringert sind und ein besseres THDi erreicht wird. Die Fig. 2 zeigt eine aktiv steuerbare Stromquelle 6, über welche ein Injektionsstrom ih3 über drei Schalteleme'nte Si,S2,S3 von den Phasen abgezweigt wird. Die einzelnen Phasen werden entsprechend ihrer Phasenverschiebung zur aktiv steuerbaren Stromquelle 6 zugeschaltet, um jenen Anteil der Phasenströme als Injektionsström ih3 zu entnehmen, der von der Gleichrichtanordnung gesperrt ist. Der Injektionsstrom ih3 ist annähernd dreiecksförmig, wie in Fig. 2d und im Weiteren zu den Fig. 2a bis 2g erläutert wird.

Der Injektionsstrom ih3 wird mittels der Schalter Si,S2,S3 von den Phasen abgeleitet und durch die aktiv steuerbare Stromquelle 6 entsprechend der Amplitude der Phasenströme iu,iv,iw geregelt. Die Amplituden der Phasenströme iu,iv,iw korrelieren unmittelbar mit einer netzseitigen Eingangsleistung Pin· Wird die Last 9 und damit die Eingangsleistung Pin erhöht, so werden auch die Stromamplituden der Gleichrichterströme ip,in erhöht, wobei auch der Injektionsstrom ih3 entsprechend erhöht werden muss. Diese Regelungsaufgabe wird von der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 übernommen. Die aktiv steuerbare Stromquelle 6 zieht den Injektionsstrom -ih3 von der Phase an den gleichstromseitigen Ausgang 4 der Gleichrichterschaltung. Die aktiv steuerbare Stromquelle 6 ist gegenüber passiven Bauelementen als aktiv zu bezeichnen, welche keine Stromstärken aktiv vorgeben können. Die aktiv steuerbare Stromquelle 6 erzeugt dabei auch Wirkleistung und zwar die Injektionsleistung PUh3r die sich aus einer Injektionsspannung Uh3 der Stromquelle sowie dem Injektionsstrom ih3 ergibt. Die Energie für die Injektionsleistung PUh3 wird jedoch aus den Phasen bezogen. Eine externe Energiezufuhr zur aktiv steuerbaren Stromquelle 6 wäre zur leistungseffizienten Betreibung der Gleichrichterschaltung nicht dienlich.

Die aktiv steuerbare Stromquelle 6 ist einerseits mit den Schaltelementen Si,S2,S3 zu den Phasen und andererseits mit schaltbaren Steuerelementen 10, vorzugsweise IGBTs Sg+, Sg_ verbunden. Anstelle von IGBTs können auch andere schaltbare Steuerelemente 10, wie etwa MOSFETs, GTOs, schnelle, mechanische Schalter oder dgl., vorgesehen sein.

Jeweils ein IGBT Sg+, Sg_ verbindet die aktiv steuerbare Stromquelle 6 mit den Ausgangsleitungen PpC,NDc und schaltet den Injektionsstrom ih3 bzw. Teile des Injektionsstromes ih3 zu den Gleichrichtströmen ip,in hinzu. Die IGBTs führen einen positiven Steuerstrom isp bzw. einen negativen Steuerstrom isn. Die Schaltung der schaltbaren Steuerelemente 10 erfolgt mit an sich bekannten Mitteln, mittels einer Regeleinrichtung 11 (siehe Fig. 5). Insbesondere ist auch eine bekannte

Pulsbreitenmodulation bei der Ansteuerung der IGBTs Sg+,Sg_ möglich. Die IGBTS Sg+, Sg_ zeigen im Idealfall keinen Widerstand bzw. im Realfall nur einen sehr kleinen Widerstand. In der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 entsteht aufgrund der Strom-und Spannungssituation eine Wirkleistung. Es ist eine

Leistungsübertragung der Injektionsleistung PUh3 auf dem gleichstromseitigen Ausgangsanschluss 8 vorgesehen.

Anderenfalls würde die Injektionsleistung PUh3 etwa in Form von Wärme in der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 verloren gehen und die Gleichrichterschaltung einen schlechten Wirkungsgrad erzielen. Eine mögliche Ausführungsform der beschriebenen Leistungsübertragung mittels einer Kopplungseinrichtung 13 wird im Weiteren zu Fig. 4 beschrieben.

Die Fig. 2a bis 2g zeigen Strom- und Spannungsverläuf e der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung nach Fig. 2, wobei alle Fig. 2a bis 2g die gleiche Zeitbasis aufweisen und bei einer Netzfrequenz von 50 Hz dargestellt sind. Bezugsrichtungen der Ströme gelten gemäß der Fig. 2.

Die Fig. 2a zeigt den Verlauf der Phasenströme iu,iv, iw am netzseitigen Eingang 3. Die Phasenströme iu,iv,iw verlaufen sinusförmig und sind in Phase mit den Netzspannungen (nicht dargestellt), wobei sie entsprechend eines Drehstromnetzes phasenverschoben. Diese Sinusform mit der dargestellten Phasenverschiebung soll im Idealfall bei Anschluss einer Last 9 am Ausgangsanschluss 8 beibehalten werden, um keine Netzverzerrungen zu erhalten und damit ein hohes THDi zu erreichen.

Die Fig. 2b zeigt einen Stromverlauf eines Drosselstromes iL . sowie eines Ausgangsstromes i0. Der Drosselstrom iL ist annähernd sinusförmig, wobei der Ausgangsstrom io durch die Drossel 16 und die Zwischenkreiskapazität 7 konstant ist. Der Mittelwert des Drosselstromes iL ist niedriger als der Ausgangsstrom io- Diese Erhöhung des Ausgangsstromes io gegenüber dem Drosselstrom iL ergibt sich aus dem

Leistungstransport der Injektionsleistung PUh3 an den gleichstromseitigen Ausgangsanschluss 8. Die Injektionsleistung PUh3 wird erst nach der Drossel 16 hinzugefügt, wodurch der Ausgangsstrom i0 vorteilhaft erhöht wird.

Die Fig. 2c zeigt den Verlauf eines positiven Gleichrichterstromes ip sowie einen Mittelwert (gemittelt über eine Schaltperiode der Schalter Sg+,Sg-) des positiven Gleichrichterstromes ip,avg- Die Fig. 2e zeigt den Verlauf eines negativen Gleichrichterstromes in sowie einen Mittelwert des negativen Gleichrichterstromes in,avg- Die beiden Gleichrichterströme zeigen einen pulsförmigen Verlauf, wobei die Pulsform aus den Schaltzuständen der IGBTs Sg+, Sg_ zustande kommt, bei denen ein Anteil des Injektionsstromes ih3 pulsförmig hinzugefügt bzw. abgezogen wird.

Die Fig. 2d zeigt den Verlauf des Injektionsstromes ih3- Der Injektionsstrom ih3 wird von der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 annähernd dreiecksförmig geregelt und von den Phasenströmen iu, iv,iw abgezweigt, wobei sich dabei jener Anteil der Phasenströme iu, iv, iw aus Fig. 2a ergibt, der von der Gleichrichtanordnung 1 nicht durchgelassen wird.

Die Fig. 2f zeigt einen positiven Steuerstrom isp sowie einen Mittelwert des positiven Steuerstromes isp,avg· Die Fig. 2g zeigt einen negativen Steuerstrom isn sowie einen Mittelwert des negativen Steuerstromes isp,avg· Der positive Steuerstrom isp bzw. der negative Steuerstrom isn werden den Gleichrichterströmen ip,in hinzugefügt bzw. von diesen abgezweigt. Mittels der Steuerströme isp, isn wird auf die Mittelwerte der Gleichrichterströme ip,avge in,avg geregelt. Diese Stromform am gleichstromseitigen Ausgang 4 nach der Gleichrichtanordnung 1 ist optimal, um sinusförmige Phasenströme iu, iv, iw und einen konstanten Ausgangsstrom i0 zu erhalten und dabei Netzverzerrungen zu vermeiden.

Die Gleichrichterströme ip,in zeigen gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 jedoch starke pulsförmige Anteile, welche gefiltert werden müssen, um einerseits einen Stromfluss (Kommutierung) zwischen den Halbleiterelementen zu ermöglichen und andererseits eine Ausbreitung im Netz zu verhindern. Deshalb sind Filterkondensatoren 12 vorgesehen, die die Pulse dämpfen und einen geglätteten Verlauf der Phasenströme iu, iv, iw, bei weiterhin pulsförmigen Zuschalten durch die IGBTs Sg+,Sg-, sicherstellen. Eine besonders bevorzugte

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung mit Filterkondensatoren 12 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Filterkondensatoren 12 müssen sowohl hochfrequente Ströme aufgrund der Pulse von den Ausgangsleitungen PdoNdc zu den Phasen ableiten, als auch zwischen den Ausgangsleitungen PDc/NDc hochfrequente Ströme zum Ausgleich vorsehen. Aufgrund der Anordnung sind gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 3 insgesamt drei Filterkondensatoren 12 vorgesehen.

In Fig. 4 ist nur ein Ausschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung dargestellt. Die Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der aktiv steuerbaren

Stromquelle 6 mit Kopplungseinrichtung 13, wobei dabei die Übertragung der Injektionsleistung Puh3 vorgesehen ist. Die Leistungsübertragung erfolgt vorzugsweise mittels

Transformation von einer primären Wicklung 14, nämlich jener in welcher der Injektionsstrom ih3 fließt, zu einer sekundären Wicklung 15. Die sekundäre Wicklung 15 ist im Brückenzweig einer Vollbrücke 17 von steuerbaren Schaltelementen 10 am Ausgangsanschluss 8 parallel zur Zwischenkreiskapazität 7 vorgesehen. Die Verbindung der Vollbrücke 17 zum

Ausgangsanschluss 8 bildet die Kopplungseinrichtung 13.

Mittels an sich bekannter Ansteuerung der schaltbaren Steuerelemente 10 kann die transformierte Leistung vom Brückenzweig an den Ausgangsanschluss 8 abgeführt werden. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird mittels der beiden Wicklungen 14,15 sowohl der primärseitig mögliche Strom, also der Injektionsstrom ih3, mittels Ansteuerung der schaltbaren Steuerelemente 10 aktiv gesteuert, als auch die

Injektionsleistung PUh3 von der primären Wicklung 14 zur sekundären Wicklung 15 übertragen. Durch geeignete Ansteuerung der Vollbrücke 17 kann der Injektionsstrom ih3 durch die Drossel 16 geführt und mit den Kopplungseinrichtung 13 auf die primäre Wicklungsseite 14 übertragen werden.

Die Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung einer. Gleichrichterschaltung mit dreiphasiger Gleichrichtanordnung. Dabei ist zu erwähnen, dass die mit einem X gekennzeichneten Blöcke einen Multiplikator darstellen. Es wird zunächst die Eingangsleistung PiN bestimmt, wobei eine direkte Messung der Eingangsleistung Pin an den Phasen oder eine Berechnung der Eingangsleistung PIN über die gemessenen Gleichrichterströme ip,in und dem eingestellten Injektionsstrom ih3 möglich ist. Über einen gemessenen Nennspannungseffektivwert UN,effr welcher sich aus den einzelnen Nennspannungseffektivwerten UNi,eff,UN2,eff,UN3,eff der Zweige ergibt, am netzseitigen Eingang wird eine Konduktanz G der Gleichrichterschaltung gemäß Gl. 1 bestimmt.

(1)

Mittels einer positiven Gleichrichterspannung up, die an der positiven Ausgangsleitung PDc gegenüber einem Neutralpunkt des Netzes gemessen wird, wird ein Sollwert des positiven Gleichrichterstromes ip* bestimmt. Bei der Regelung auf einen Sollwert des positiven Gleichrichterstromes ip* handelt es sich um einen Sollwert, der einem Mittelwert von pulsförmigen Anteilen des tatsächlichen positiven Gleichrichterstromes ip entspricht. Bei einem eingestellten Sollwert ip* würden sich somit keinerlei Netzverzerrungen am netzseitigen Eingang 3 ergeben und der positive Gleichrichterstrom ip wäre je nach Last 9 ausgelegt. Vom Sollwert des positiven Gleichrichterstromes ip* wird ein genommener Messwert des positiven Gleichrichterstromes iP/meas abgezogen, wobei sich eine Regeldifferenz idiff ergibt. Um diese Regeldifferenz idiff auszugleichen wird der Injektionsstrom ih3 von der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 und den IGBTs Sg+, Sn- mittels einer Regeleinrichtung 11 geregelt. Die Regeleinrichtung 11 ist mit an sich bekannter Hard- und oder Software in jener Weise ausgeführt, dass der Injektionsstrom ih3 der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 und die Schaltzustände der IGBTs Sg+,Sg-eingestellt werden. Dabei wird die Regeldifferenz idiff ausgeglichen und ein geregelter Mittelwert des positiven Gleichrichterstromes ip,avg ist auf der positiven Ausgangsleitung PDc- Ebenso kann die Regelung auf einen negativen Gleichrichterstrom in erfolgen, wobei sich bei Regelung eines Gleichrichterstromes ip,in der andere Gleichrichterstrom ip,in in Kombination mit dem Injektionsstrom ih3 aufgrund der Topologie der Gleichrichterschaltung ergibt.

Die Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung des Injektionsstromes ih3- Dabei ist zu erwähnen, dass die mit einem X gekennzeichneten Blöcke einen Multiplikator darstellen. Es wird zu Beginn der Sollwert des Injektionsstromes ih3* mittels einer Multiplikation der Injektionsspannung uh3 mit der Konduktanz G bestimmt, welcher anschließend mit dem Messwert des Injektionsstromes ih3,meas abgeglichen wird, wodurch die Regeldifferenz des Injektionsstromes ih3,di£f als Eingangsgröße für die Regeleinrichtung des Injektionsstromes llh3 ermittelt wird. Deren Ausgangsgröße den Injektionsstrom ih3 zur weiteren Verwendung gemäß obiger Erläuterung darstellt.

Es ist damit ersichtlich, dass eine Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanördnung 1 sowie ein Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung in jener Weise zur Verfügung gestellt wurde, dass geringe Netzrückwirkungen der Gleichrichterschaltung auftreten und die Gleichrichtung des Ausgangsstromes i0 bzw. der AusgangsSpannung optimal möglich ist sowie veränderliche Lasten 9 am Ausgang vorgesehen sein können ohne dabei Wirkungsgradverluste in Kauf nehmen zu müssen.

Bezugszeichenliste : 1 Gleichrichtanordnung 2 Halbleiterventile 3 netzseitiger Eingang 4 gleichstromseitiger Ausgang 6 aktiv steuerbare Stromquelle 7 Zwischenkreiskapazität 8 Ausgangsanschluss 9 Last 10 schaltbare Steuerelemente 11 Regeleinrichtung llh3 Regeleinrichtung des Injektionsstromes 12 Filterkondensator 13 Kopplungseinrichtung 14 primäre Wicklung 15 sekundäre Wicklung 16 Drossel 17 Vollbrücke G Konduktanz (elektrischer Leitwert) idiff Regeldifferenz ih3 Injektionsstrom ih3* Sollwert des Injektionsstromes ih3,diff Regeldifferenz des Injektionsstromes ih3,meas Messwert des Injektionsstromes ip positiver Gleichrichterstrom in negativer Gleichrichterstrom ip* Sollwert des positiven Gleichrichterstromes ip,meas Messwert des positiven Gleichrichterstromes ip,avg Mittelwert des positiven Gleichrichterstromes in,avg Mittelwert des negativen Gleichrichterstromes iu Phasenstrom iv Phasenstrom iw Phasenstrom iL Drosselstrom io Ausgangsstrom isp positiver Steuerstrom isn negativer Steuerstrom iSp,avg Mittelwert des positiven Steuerstromes iSn,avg Mittelwert des negativen Steuerstromes

Lh3 Induktivität

Ndc negative Ausgangsleitung PDC positive Ausgangsleitung

Pin Eingangsleistung

Puh3 Injektionsleistung P0(t) zeitlich veränderliche Leistung 51 Schaltelement 52 Schaltelement

53 Schaltelement Sg+ IGBT

Sg_ IGBT UN Nennspannung

Un,eff Nennspannungseffektivwert

Uni,eff Nennspannungseffektivwert im ersten Zweig

Un2,eff Nennspannungseffektivwert im zweiten Zweig

Un3,eff Nennspannungseffektivwert im dritten Zweig

Urec gleichgerichtete Spannung uh3 Injektionsspannung up positive Gleichrichterspannung

Claims

Patentansprüche: 1. Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung (1) von Halbleiterventilen (2), vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei die Gleichrichtanordnung (1) einen dreiphasigen netzseitigen Eingang (3) und einen gleichstromseitigen Ausgang (4) mit zwei Ausgangsleitungen (Pdc/NDc) mit einem Ausgangsanschluss (8) für eine Last (9) aufweist sowie der . netzseitige Eingang (3) mit einem dreiphasigen Drehstromnetz mit einer Nennspannung (UN) verbunden ist, wobei eine Verbindung zur pulsförmigen Übertragung von einem Injektionsstrom (ih3) vom netzseitigen Eingang (3) zum gleichstromseitigen Ausgang (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine aktiv steuerbare Stromquelle (6) angeordnet ist, die einerseits zu jeder Phase am netzseitigen Eingang (3) mit zumindest einem Schaltelement (Si,S2,S3) zuschaltbar ist und andererseits über schaltbare Steuerelemente (10) mit den gleichstromseitigen Ausgangsleitungen (PdcjNdc) verbunden ist.,
2. Gleichrichterschaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zwischenkreiskapazität . (7) parallel zum gleichstromseitigen Ausgangsanschluss (8) der Gleichrichterschaltung vorgesehen ist, sowie zumindest eine Drossel (16) an einer Verbindung von der Gleichrichtanordnung (1) zum Ausgangsanschluss (8) vorgesehen ist.
3. Gleichrichterschaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass schaltbare Steuerelemente (10), vorzugweise IGBTs, mit je einer der Ausgangsleitungen (Pdc?NDc) des gleichstromseitigen Ausganges (4) verbunden sind, wobei die aktiv steuerbare Stromquelle (6) einerseits mit den schaltbaren Steuerelementen (2) verbunden ist und andererseits mit den Schaltelementen (Si,S2,S3).
4. Glei'chrichterschaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ausgangsanschluss (8) des gleichstromseitigen Ausganges (4) eine zeitlich veränderliche Last (9) vorgesehen ist, wobei eine Regeleinrichtung (11) zur lastabhängigen Regelung der aktiv steuerbaren Stromquelle (6) vorgesehen ist.
5. Gleichrichterschaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiv steuerbare Stromquelle (6) eine Kopplungseinrichtung (13) aufweist, wobei mittels der Kopplungseinrichtung (13) eine Injektionsleistung (Puim) der aktiv steuerbaren Stromquelle (6) an den Ausgangsanschluss (8) übertragbar ist.
6. Gleichrichterschaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (13) mittels einer primären Wicklung (14), durchflossen vom Injektionsstrom (ih3) / zu einer gekoppelten sekundären Wicklung (15) ausgeführt ist, wobei die sekundäre Wicklung (15) in einem Brückenzweig einer Vollbrücke (17) aus schaltbaren Steuerelementen (10), vorzugsweise IGBTs, vorgesehen ist und die Vollbrücke (17) parallel zu den Ausgangsanschlüssen (8) verbunden ist sowie zur sekundären Wicklung (15) eine in Serie geschaltete Induktivität (Lh3) am Brückenzweig vorgesehen ist.
7. Gleichrichterschaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der gleichstromseitigen Ausgangsleitungen (Pdc/Ndc) mittels zumindest eines Filterkondensators (12) mit zumindest einem der Schaltelemente (Si,S2,S3) verbunden ist.
8. Gleichrichterschaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Filterkondensatoren (12) mit den Schaltelementen (Si,S2,S3) verbunden sind, wobei ein dritter Filterkondensator (12) parallel zur Gleichrichtanordnung (1) geschaltet ist.
9. Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung (1) von Halbleiterventilen , (2), vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei ein Injektionsstrom (ih3) von zumindest einer Phase am netzseitigen Eingang (3) dem gleichstromseitigen Ausgang (4) zugeführt wird sowie zumindest einer der beiden gleichstromseitigen Gleichrichterströme (ip,in) zumindest teilweise durch eine Drossel (16) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionsstrom (itm) mit einer aktiv steuerbaren Stromquelle (6) in Abhängigkeit der Gleichrichterströme (ip,in) gebildet wird, indem der Injektionsstrom (ih3) im Wesentlichen dreiecksförmig gebildet wird und die gesperrten Anteile der Phasenströme mittels Regelung der aktiv steuerbaren Stromquelle (6) darstellt und der Injektionsstrom (ih3) über steuerbare Schaltelemente (2) den beiden Gleichrichterströmen (ip,in) in Pulsform zugeführt wird.
10. Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionsstrom (ih3) mit zumindest einem von drei Schaltelementen (Si,S2/S3) vom netzseitigen Eingang (3) zum gleichstromseitigen Ausgang (4) zugeschaltet wird, wobei die aktiv steuerbare Stromquelle (6) den Injektionsstrom (ih3) aktiv festlegt.
11. Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionsstrom (ih3) in Abhängigkeit einer Eingangsleistung (P™) am netzseitigen Eingang (3) der Gleichrichterschaltung geregelt wird.
12. Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl ein negativer Gleichrichterstrom (in) als auch ein positiver Gleichrichterstrom (ip) am gleichstromseitigen Ausgang (4) der Gleichrichtanordnung (1) ermittelt wird, und die Regelung des Injektionsstromes (ih3) mit Hilfe der aus dem negativen Gleichrichterstrom (in) und dem positiven Gleichrichterstrom (ip) ermittelten Eingangsleistung (PiN) der Gleichrichterschaltung am netzseitigen Eingang (3) erfolgt.
13. Verfahren zur Regelung einer Stromquelle (6) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konduktanz (G) der Gleichrichterschaltung aus der Eingangsleistung (Pin) und dem Nennspannungseffektivwert (UN,eff) berechnet wird, wobei die Konduktanz (G) mittels einer Multiplikation mit einer von der Nennspannung (UN) vorgegebenen positiven Gleichrichterspannung (up) den Sollwert des positiven Gleichrichterstromes (ip*) bestimmt und auf einen Sollwert des positiven Gleichrichterstromes (ip*) mittels dem Steuerstrom (ih3) und den schaltbaren Steuerelementen (10) geregelt wird.
14. Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Injektionsleistung (PUh3) der aktiv steuerbaren Stromquelle (6) an den Ausgangsanschluss (8) übertragen wird.