DE10153738A1

DE10153738A1 - Gleichrichterschaltung und Verfahren zu deren Steuerung

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Publication number: DE10153738A1
Application number: DE10153738A
Authority: DE
Inventors: Kazuaki Mino; Kazuo Kuroki
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: JP2002142458A; US20020064061A1; JP4051875B2; DE10153738B4; US6437998B1

Abstract

Eine Gleichrichterschaltung zur Umsetzung einer N-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung weist N bidirektionale Schaltschaltungen auf, wobei jede der Schaltschaltungen eine Parallelschaltung aus einer ersten Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen gleicher Stromleitrichtung und einer zweiten Reihenschaltung aus zwei Dioden gleicher Stromleitrichtung enthält, der Verbindungspunkt zwischen den Komponenten der einen Reihenschaltung über eine jeweilige Drossel mit einem Wechselspannungseingangsanschluß einer jeweiligen Phase verbunden ist, ein Ende der zweiten Reihenschaltung über eine erste weitere Diode mit einem positiven Gleichspannungsausgangsanschluß verbunden ist, das andere Ende der zweiten Reihenschaltung über eine zweite weitere Diode mit einem negativen Gleichspannungsausgangsanschluß verbunden ist, zwei Kondensatoren in Reihe zwischen diese beiden Gleichspannungsausgangsanschlüsse geschaltet sind und der Verbindungspunkt zwischen den beiden Komponenten der zweiten Reihenschaltung mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichrichterschaltung zur Umsetzung einer N-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung, wobei N eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung der Gleichrichterschaltung.

Fig. 14 zeigt eine herkömmliche Gleichrichterschaltung zur Gleichrichtung einer 3-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung. Dabei handelt es sich im wesentlichen um die gleiche Technik, wie sie in den Ansprüchen 1 und 2 der JP 9-182441 A definiert ist. In Fig. 14 bezeich nen R, S und T Wechselspannungseingänge, P und N Gleichspannungsausgänge, L1, L2 und L3 Drosseln, D1 bis D18 Dioden, S1 bis S3 Schaltelemente der jeweiligen Phasen und C1 und C2 Kondensatoren.

Als nächstes soll die Arbeitsweise dieser Schaltung beschrieben werden. Dabei werden im folgenden die Namen der Elemente weggelassen und nur ihre Bezugszeichen angegeben. Wenn beispielsweise die Schaltelemente S1 und S2 eingeschaltet werden, fließt Strom durch den Pfad R → L1 → D1 → S1 → D8 → D9 → S2 → D4 → L2 → S → R, so daß in den Drosseln L1 und L2 Energie akkumuliert wird. Wenn S1 ausgeschaltet wird und S2 eingeschaltet bleibt, lädt die in den Drosseln L1 und L2 gespeicherte Energie den Kondensator C1 über den Pfad R → L1 → D1 → D13 → C1 → D9 → S2 → D4 → L2 → S → R. Wenn andererseits S2 abgeschaltet wird und S1 eingeschaltet bleibt, fließt der Strom durch den Pfad R → L1 → D1 → S1 → D8 → C2 → D16 → D4 → L2 → S → R, um mit der Energie aus den Drosseln L1 und L2 den Kondensator C2 zu laden.

Wenn sowohl S1 als auch S2 abgeschaltet werden, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D1 → D13 → C1 → C2 → D16 → D7 → L2 → S → R, um mit der Energie aus den Drosseln L1 und L2 die beiden Kondensatoren C1 und C2 zu laden. Das Wiederholen eines solchen Schaltbetriebs ermöglicht die Gleichrichtung einer Wechselspannung in eine Gleichspannung, wobei der Eingangsstrom auf einen hohem Leistungsfaktor regelbar ist. Die Spannungen der beiden Kondensatoren C1 und C2 können durch Einstellen der Durchlaßzeiten der Schaltelemente S1 bis S3 individuell geregelt werden.

Bei der in Fig. 14 gezeigten Schaltung mit 3-phasigem Eingang, beträgt die Anzahl der von Strom durchflossenen Halbleiterbauelemente (Schaltelemente und Dioden) zur Speicherung von Energie in den Drosseln sechs, für die individuelle Aufladung des Kondensators C1 oder C2 fünf und für die gleichzeitige Aufladung beider Kondensatoren C1 und C2 vier. Das heißt, daß durch eine große Anzahl von Bauelementen Strom fließt, was mit einem entsprechend hohen Energieverlust in den Halbleiterbauelementen verbunden ist. Auch bedarf es zur Abführung der mit dem Energieverlust verbundenen Wärmeerzeugung entsprechend großer Kühlkörper, die die Größe und den Preis der gesamten Vorrichtung in die Höhe treiben. Zusätzlich enthält eine Hauptschaltung eine große Anzahl von Halbleiterbauelementen, im speziellen Fall 21.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gleichrichterschaltung und ein Steuerverfahren für dieselbe zu schaffen, die im Vergleich zum Stand der Technik eine geringere Anzahl an stromdurchflossenen Halbleiterbauelementen aufweist, um dadurch den Energieverlust zu verringern, und die eine geringere Anzahl an Halbleiterbauelementteilen besitzt, was eine Reduzierung von Größe, Gewicht und Preis der Gleichrichterschaltung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Gleichrichterschaltung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 4, 6 und 7 sowie ein Verfahren gemäß Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Gleichrichterschaltung der vorliegenden Erfindung wird Anzahl an Halbleiterbauelementen, durch die beim Ansammeln von Energie in den Drosseln oder beim Laden der Kondensatoren Strom fließt, verglichen mit dem Stand der Technik verringert. Daher wird auch der Energiever lust verringert und die Anzahl an Halbleiterbauelementteilen kann zur Reduzierung von Größe, Gewicht und Preis der gesamten Vorrichtung einschließlich der Kühleinrichtungen reduziert werden. Gemäß dem Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung können die Spannungen an den Ausgangskondensatoren individuell geregelt werden, um die Halbleiterbauelemente oder Konden satoren vor einer Überspannung zu schützen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1-4 ein erstes, ein zweites, ein drittes bzw. ein viertes Ausführungsbeispiel der Gleichrichterschaltung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 den Aufbau einer Regelschaltung zur Steuerung der Gleichrichterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6-8 ein fünftes, ein sechstes bzw. ein siebtes Ausführungsbeispiel der Gleichrichterschal tung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise des fünften, sechsten und siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Steuerverfah rens gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 ein Schaltbild eines achten Ausführungsbeispiels der Gleichrichterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 eine Darstellung zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Steuerverfah rens gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 13 ein Schaltbild eines neunten Ausführungsbeispiels der Gleichrichterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 14 ein Schaltbild einer herkömmlichen Gleichrichterschaltung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gleichrichterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei es sich um ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 1 handelt. In Fig. 1 bezeichnen R, S und T Wechselspannungseingänge, P und N Gleichspannungsausgänge, L1, L2 und L3 Drosseln, S1 bis S6 aus MOSFETs bestehende Schaltelemente, D1 bis D12 Dioden, C1 und C2 Kondensatoren, die in Reihe zwischen die Gleichspannungsausgänge P und N geschaltet sind, und 101, 201 und 301 bidirektionale Schaltschaltungen, nachfolgend einfach als Schalter bezeichnet.

Die Schalter 101, 201 und 301 haben alle denselben Aufbau. Der Schalter 101 beispielsweise umfaßt eine Reihenschaltung aus den Schaltelementen S1 und S2 und eine dieser Reihenschal tung parallel geschaltete Reihenschaltung aus den Dioden D1 und D2. Der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen S1 und S2 ist mit einem Ende der Drossel L1 verbunden, während der Verbindungspunkt zwischen den Dioden D1 und D2 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren C1 und C2 verbunden ist. Die entgegengesetzten Enden der Reihenschaltung aus den Dioden D1 und D2 sind über Dioden D7 bzw. D8 mit einem jeweiligen Ende der Reihenschal tung aus den Kondensatoren C1 und C2 verbunden.

Bei den anderen Schaltern 201 und 301 sind die entgegengesetzten Enden der Reihenschaltung aus den Dioden D3 und D4 bzw. die entgegengesetzten Enden der Reihenschaltung aus den Dioden D5 und D6 über Dioden D9 und D10 bzw. D11 und D12 mit den entsprechenden Enden der Reihenschaltung aus den Kondensatoren C1 und C2 verbunden. Außerdem sind der Verbin dungspunkt zwischen den Dioden D3 und D4 und der Verbindungspunkt zwischen den Dioden D5 und D6 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren C1 und C2 verbunden.

Als nächstes soll die Arbeitsweise dieser Schaltung beschrieben werden. Wenn beispielsweise die Schaltelemente S2 und S3 eingeschaltet werden, fließt Strom über den Pfad R → L1 → S2 → D2 → D3 → S3 → L2 → S → R, so daß Energie in den Drosseln L1 und L2 akkumuliert wird. Wenn das Schaltelement S2 abgeschaltet wird, während das Schaltelement S3 eingeschal tet bleibt, fließt Strom über den Pfad R → L1 →(parasitäre Diode von S1)→ D1 → C1 → D3 → S3 → L2 → S → R, wodurch der Kondensator C1 geladen wird. Wenn anderer seits S3 abgeschaltet wird, während S2 eingeschaltet bleibt, fließt Strom über den Pfad R → L1 → S2 → D2 → C2 → D10 →(parasitäre Diode von S4)→ L2 → S → R, wodurch der Kondensator C2 geladen wird. Wenn sowohl S2 als auch S3 gleichzeitig abgeschaltet werden, fließt Strom über den Pfad R → L1 →(parasitäre Diode von S1)→ D7 → C1 → C2 → D10 → (parasitäre Diode von S4)→ L2 → S → R, wodurch gleichzeitig beide Kondensatoren C1 und C2 geladen werden.

Durch Wiederholen eines solchen Schaltbetriebs kann Wechselspannung in Gleichspannung umgesetzt werden, wobei der Eingangsstrom auf hohen Leistungsfaktor regelbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl an Halbleiterbauelementen (Schaltelemente und Dioden), durch die zum Speichern von Energie in den Drosseln Strom fließt, vier, und diejenige zur Aufladung des Kondensators C1 oder C2 ebenfalls vier, was weniger ist als beim Stand der Technik. Daher können der Energieverlust in den Halbleiterbauelementen verringert und der Wirkungsgrad erhöht werden, während zugleich Größe und Gewicht von Kühlteilen ebenfalls verringert werden können. Die Gesamtanzahl an Halbleiterbauelementen ist ebenfalls verringert, so daß Größe, Gewicht und Kosten für die Gleichrichterschaltung reduziert werden können.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Gleichrichterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei es sich um ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 2 handelt. Die bidirektio nalen Schalter dieser Gleichrichterschaltung sind mit 102, 202 und 302 bezeichnet. Als Beispiel der Schalter 102, 202 und 302 wird der Schalter 102 beschrieben. Er umfaßt eine Reihenschal tung aus der Diode D1 und dem Schaltelement S1 sowie eine Reihenschaltung aus der Diode D2 und dem Schaltelement S2, wobei diese beiden Reihenschaltung einander parallel geschaltet sind. Die anderen Schalter 202 und 302 haben denselben Aufbau. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode D1 und dem Schaltelement S1 ist mit einem Ende der Drossel L1 verbunden, und der Verbindungspunkt zwischen der Diode D2 und dem Schaltelement S2 ist mit dem Verbindungs punkt zwischen den Kondensatoren C1 und C2 verbunden. Die Kathoden der beiden Dioden D1 und D2 sind mit der Anode der Diode D7 verbunden, während die Drainelektroden der Schaltele mente S1 und S2 mit der Kathode der Diode D8 verbunden sind. Im übrigen gleicht der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.

Es soll nun die Arbeitsweise dieses zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Wenn beispielsweise die Schaftelemente S1 und S4 eingeschaltet werden, fließt Strom über den Pfad R → L1 → S1 →(parasitäse Diode von S2)→ S4 →(parasitäre Diode von S3)→ L2 → S → R, wodurch Energie in den Drosseln L1 und L2 akkumuliert wird. Wenn S1 ausgeschaltet wird, während S4 eingeschaltet bleibt, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D1 → D7 → C1 → S4 →(parasitäre Diode von S3)→ L2 → S → R, wodurch der Kondensator C1 geladen wird. Wenn andererseits S4 ausgeschaltet wird, während S1 eingeschaltet bleibt, fließt Strom über den Pfad R → L1 → S1 →(parasitäre Diode von S2)→ C2 → D10 →(parasitäre Diode von S3)→ L2 → S → R, wodurch der Kondensator C2 geladen wird. Wenn sowohl S1 als auch S4 gleichzeitig abgeschaltet werden, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D1 → D7 → C1 → C2 → D10 →(parasitäre Diode von S3)→ L2 → S → R, wodurch beide Konden satoren C1 und C2 gleichzeitig geladen werden.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann durch Wiederholen der obigen Schaltvorgänge Wechselspannung in Gleichspannung umgesetzt werden, wobei der Eingangsstrom auf hohen Leistungsfaktor regelbar ist. Die Anzahl von Halbleiterbauelementen, durch die hier zur Akkumula tion von Energie in den Drosseln oder zur Aufladung der Kondensatoren Strom fließt ist ebenfalls verringert, mit der Folge geringerer Energieverluste in den Halbleiterbauelementen, eines entspre chend erhöhten Wirkungsgrads, sowie einer Verringerung von Größe, Gewicht und Kosten für Kühlteile.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Gleichrichterschaltung gemäß der Erfindung und stellt ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 3 dar. Die bidirektionalen Schalter dieser Gleichrichterschaltung sind hier mit 103, 203 und 303 bezeichnet. Wieder soll der Schalter 103 stellvertretend für die Schalter 103, 203 und 303 beschrieben werden. Der Schalter 103 umfaßt eine Reihenschaltung aus dem Schaltelement S1 und der Diode D1 sowie eine Reihenschaltung aus dem Schaltelement S2 und der Diode D2, wobei die beiden Reihenschaltungen wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 zueinander parallel geschaltet sind. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel sind hier die Schaltelemente S1 und S2 im jeweiligen oberen Arm und die Dioden D1 und D4 im jeweiligen unteren Arm der beiden Reihenschaltungen angeordnet. Das heißt, die Sourceelektroden der beiden Schaltelemente S1 und S2 sind mit der Anode der Diode D7 verbunden, während die Anoden der beiden Dioden D1 und D2 mit der Kathode der Diode D8 verbunden sind. Die anderen Schalter 203 und 303 haben den gleichen Aufbau.

Als nächstes soll die Arbeitsweise dieses dritten Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Wenn beispielsweise die Schaltelemente S2 und S3 eingeschaltet werden, fließt Strom über den Pfad R → L1 →(parasitäre Diode von S1)→ S2 → (parasitäre Diode von S4)→ S3 → L2 → S → R, wodurch Energie in den Drosseln L1 und L2 akkumuliert wird. Wenn das Schaltelement S2 abgeschaltet wird, während S3 eingeschaltet bleibt, fließt Strom über den Pfad R → L1 →(parasitäre Diode von S1)→ D7 → C1 → (parasitäre Diode von S4)→ S3 → L2 → S → R, wodurch der Kondensator C1 geladen wird. Wenn andererseits S3 abgeschaltet wird, während S2 eingeschaltet bleibt, fließt Strom über den Pfad R → L1 →(parasitäre Diode von S1)→ S2 → C2 → D10 → D3 → L2 → S → R, wodurch der Kondensator C2 geladen wird. Wenn sowohl S2 als auch S3 gleichzeitig abgeschaltet werden, fließt Strom über den Pfad R → L1 →(parasitäre Diode von S1)→ D7 → C1 → C2 → D10 → D3 → L2 → S → R, wodurch beide Kondensatoren C1 und C2 gleichzeitig geladen werden. Dieses Ausführungsbeispiel führt zu den gleichen Wirkungen und Vorteilen wie die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele.

Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Gleichrichterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei es sich um ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 4 handelt. Die bidirektio nalen Schalter dieser Gleichrichterschaltung sind hier mit 104, 204 und 304 bezeichnet. Wiederum soll stellvertretend für die bidirektionalen Schalter 104, 204 und 304 der Aufbau des Schalters 104 beschrieben werden. Bei ihm gibt es wie bei den Schaltern der vorangegangenen Ausführungsbeispielen eine Parallelschaltung zweier Reihenschaltungen, von denen die eine Reihenschaltung die Schaltelemente S1 und S2 und die andere Reihenschaltung die Dioden D1 und D2 enthält, die gegenüber dem Aufbau von Fig. 1 gegeneinander vertauscht sind. Das heißt, der Verbindungspunkt zwischen den Dioden D1 und D2 ist mit dem einen Ende der Drossel L1 verbunden, während der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen S1 und S2 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren C1 und C2 verbunden ist. Die anderen Schalter 204 und 304 unterscheiden sich von den Schaltern 201 und 301 in entsprechender Weise durch Vertauschen der beiden Reihenschaltungen des jeweiligen Schalters.

Als nächstes soll die Arbeitsweise dieses vierten Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Wenn beispielsweise die Schaltelemente S1 und S4 eingeschaltet werden, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D1 → S1 → S4 → D4 → L2 → S → R, wodurch Energie in den Drosseln L1 und L2 akkumu liert wird. Wenn S1 abgeschaltet wird, während S4 eingeschaltet bleibt, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D1 → D7 → C1 → S4 → D4 → L2 → S → R, wodurch der Kondensator C1 geladen wird. Wenn andererseits S4 abgeschaltet, aber S1 eingeschaltet bleibt, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D1 → S1 → C2 → D10 → D4 → L2 → S → R, wodurch der Kondensator C2 geladen wird. Wenn sowohl S1 als auch S4 gleichzeitig abgeschaltet werden, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D1 → D7 → C1 → C2 → D10 → D4 → L2 → S → R, so daß beide Kondensatoren C1 und C2 gleichzeitig geladen werden. Auch dieses vierte Ausführungsbeispiel bietet dieselben Wirkungen und Vorteile wie die vorangegangenen.

Als nächstes soll unter Bezugnahme auf Fig. 5 eine Regelschaltung beschrieben werden, die in Verbindung mit den oben beschriebenen, in den Fig. 1 bis 4 gezeigten sowie den nachfolgend beschriebenen, in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Gleichrichterschaltungen einsetzbar ist. In Fig. 5 bezeichnet 400 eine Regelschaltung, 401 eine Sinuswelleninstruktionseinrichtung (nachfolgend als Sinussollsignalgeber bezeichnet), 402 einen Phasendetektor, 403 bis 406 PI-Regler, 407 bis 409 Vergleicher, 410 bis 415 UND-Glieder und 416 einen Gatetreiber.

Die Arbeitsweise der Regelschaltung ist wie folgt. Der Sinussollsignalgeber 401 erzeugt Sinus sollsignale bzw. Sinuswellen VR, VS und VT, deren Phasen jeweils mit der Phase einer entspre chenden Eingangsspannung synchronisiert sind, und der Phasendetektor 402 erzeugt Signale RP, RN, SP, SN, TP und TN, die mit den Polaritäten der Eingangsspannungen synchronisiert sind. Die Ausgangsgleichspannung VC1 der Gleichrichterschaltung wird von einem Sollwert VC* subtra hiert, durchläuft den PI-Regler 403 und wird dann mit den Sinuswellen VR, VS und VT multipli ziert. Von den Ergebnissen dieser Multiplikation wird jeweils der Meßwert des Eingangsstroms der zugehörigen Phase subtrahiert und die Differenz nach Durchlaufen eines jeweiligen der PI- Regler 404 bis 406 durch einen jeweiligen der Vergleicher 407 bis 409 mit einem Trägersignal von einem Trägerwellengenerator T verglichen, damit auf diese Weise PWM-Signale (Pulswei tenmodulationssignale) erzeugt werden.

Die UND-Glieder 410 bis 415 bewirken eine UND-Verknüpfung der mit den Eingangsspannungen synchronisierten Signale RP, RN, SP, SN, TP bzw. TN mit den PWM-Signalen zur Schaffung von Steuersignalen für die Schaltelemente S1 bis S6 über den Gatetreiber 416. Dabei wird das Steuersignal für das Schaltelement S1 auf der Basis des Vergleichs zwischen dem negativen Synchronsignals RN der R-Phase mit dem PWM-Signal und das Steuersignal für das Schaltele ment S2 auf der Basis eines Vergleichs zwischen dem positiven Synchronsignal RP der R-Phase mit dem PWM-Signal erzeugt. In ähnlicher Weise wird das Steuersignal für das Schaltelement S3 auf der Basis des Vergleichs zwischen dem negativen Synchronsignal SN der S-Phase und dem PWM-Signal erzeugt, während das Steuersignal für das Schaltelement S4 auf der Basis des Vergleichs zwischen dem positiven Synchronsignal SP der S-Phase und dem PWM-Signal erzeugt wird. Schließlich wird das Steuersignal für das Schaltelement S5 auf der Basis des Vergleichs zwischen dem negativen Synchronsignal TN der T-Phase mit dem PWM-Signal erzeugt, während das Steuersignal für das Schaltelement S6 auf der Basis des Vergleichs zwischen dem positiven Synchronsignal TP der T-Phase mit dem PWM-Signal erzeugt wird. Auf diese Weise erlaubt die negative Rückführung, d. h. der geschlossene Regelkreis, daß der Eingangsstrom so geregelt wird, daß er sinusförmig und synchron mit der Eingangsspannung ist, während außerdem die Aus gangsspannung auf einen festen Gleichspannungswert geregelt wird. Folglich kann die Wechsel spannung in Gleichspannung umgesetzt werden, während der Eingangsstrom so geregelt wird, daß ein hoher Leistungsfaktor erreicht wird.

Die Schaltelemente der bidirektionalen Schalter 101 bis 104, 201 bis 204 und 301 bis 304 der Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 bis 4 können IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) anstelle der erwähnten MOSFETs umfassen. Auch in diesem Fall kann die in Fig. 5 gezeigte Regelschaltung eingesetzt werden, wobei jedoch die Ausgänge des Gatetreibers 416 mit den in Klammern angegebenen Schaltelementen zu verbinden sind (so daß beispielsweise für die S- Phase das Steuersignal für das Schaltelement S1 auf der Basis des Vergleichs zwischen dem positiven Synchronsignal RP der R-Phase mit dem PWM-Signal und das Steuersignal für das Schaltelement S2 auf der Basis des Vergleichs zwischen dem negativen Synchronsignal RN der R-Phase mit dem PWM-Signal erzeugt wird).

Fig. 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Gleichrichterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfassen bidirektionale Schalter 105, 205 und 305 Thyristoren TH1, TH2 und TH3 anstelle der Dioden D1, D2 und D5 des zweiten Ausführungsbei spiels von Fig. 2. Im übrigen stimmt der Aufbau dieses fünften Ausführungsbeispiels mit dem des zweiten Ausführungsbeispiels überein.

Wenn bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die Spannungen an den beiden Enden der Reihenschaltung der Kondensatoren C1 und C2 (d. h. die Gleichspannung an den Ausgängen P und N) nicht gleich oder größer als die Leiterspannung ist, bevor die Stromversorgung eingeschal tet wird, fließt beim Einschalten der Stromversorgung Strom über den Pfad R → L1 → D1 → D7 → C1 → C2 → D10 →(parasitäre Diode von S3) mit der in Fig. 9(a) gezeigten Zeitlage, wodurch die Kondensatoren C1 und C2 geladen werden. Dies kann zu einem übermäßi gen Stoßstrom Iin gemäß Darstellung in Fig. 9(a) führen, der die Gleichrichterschaltung beschä digt.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel sind die Dioden D1, D3 und D5 von Fig. 2 durch die Thyristoren TH1, TH2 und TH3 ersetzt, und der Thyristor TH1 wird eingeschaltet, wenn die Eingangsleiterspannung VRS null ist oder nahezu null ist, wie in Fig. 9(b) gezeigt. Die anderen Thyristoren TH2 und TH3 werden eingeschaltet, wenn die Eingangsleiterspannungen VST und VTR null sind oder nahezu null sind. Wenn beispielsweise der Thyristor TH1 eingeschaltet wird, wenn VRS nahe bei Null liegt, können die Kondensatoren C1 und C2 unter Vermeidung eines übermäßigen Stoßstroms allmählich geladen werden. Wenn ferner die Thyristoren TH2 und TH3 eingeschaltet werden, nachdem die Spannungen an den Kondensatoren die Sättigung erreicht haben, kann das Verfahren zu einem Betrieb ähnlich dem des zweiten Ausführungsbeispiels wechseln.

Fig. 7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Gleichrichterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 8 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel. Bei diesen Ausführungsbeispielen sind die Dioden D1, D3 und D5 des dritten und des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 bzw. 4 durch die Thyristoren TH1, TH2 und TH3 ersetzt. In den Fig. 7 und 8 bezeichnen Bezugszahlen 106, 107, 206, 207, 306 und 307 bidirektionale Schalter. Auch beim sechsten und siebten Ausführungsbeispiel kann ähnlich wie beim fünften Ausführungsbeispiel verhindert werden, daß ein Stoßstrom zu den Kondensatoren fließt, und zwar mittels der Phase der Speisespannung. Die in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiele entsprechen Anspruch 5.

Fig. 10 zeigt eine Regelschaltung zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Steuerverfahrens gemäß der Erfindung entsprechend Anspruch 8. Die in Fig. 10 gezeigte Regelschaltung eignet sich für die in den Fig. 1 bis 4 und 6 bis 8 gezeigten Gleichrichterschaltun gen. Nimmt man die Gleichrichterschaltung von Fig. 1 als Beispiel, regelt diese Regelschaltung individuell die Spannungen an den Kondensatoren C1 und C2 durch Veränderung der Ein/Aus- Impulsweite für die oberen Schaltelemente S1, S3 und S5 der Schalter 101, 201 und 301 zur Regelung der Spannung am Kondensator C1 und durch Änderung der Ein/Aus-Impulsweiten für die unteren Schaftelemente S2, S4 und S6 zur Regelung der Spannung am Kondensator C2. Dies dient dem Ausgleich der Kondensatorspannungen um zu verhindern, daß eine nicht tolerierbare Spannung an die Kondensatoren oder die Halbleiterbauelemente angelegt wird.

In Fig. 10 ist die Regelschaltung insgesamt mit 430 bezeichnet. Die Bezugszahl 401 bezeichnet einen Sinussollsignalgeber, die Bezugszahl 402 einen Phasendetektor, die Bezugszahlen 403 bis 406 und 417 bis 420 PI-Regler, die Bezugszahlen 407 bis 409 und 421 bis 423 Vergleicher, die Bezugszahlen 410 bis 415 UND-Glieder und die Bezugszahl 416 einen Gatetreiber.

Als nächstes soll die Arbeitsweise dieser Regelschaltung beschrieben werden. Der Sinussollsig nalgeber 401 erzeugt Sinuswellen VR, VS und VT, deren Phase jeweils mit der Eingangsspan nung der entsprechenden Phase synchronisiert ist, und der Phasendetektor 402 erzeugt die Signale RP, RN, SP, SN, TP und TN, die mit den Polaritäten der Eingangsspannungen synchroni siert sind. Der Meßwert der Ausgangsgleichspannung VC1 der Gleichrichterschaltung wird von einem Sollwert VC* subtrahiert und die Differenz nach Durchlaufen des PI-Reglers 417 mit den Sinuswellen VR, VS und VT multipliziert. Der Meßwert der Ausgangsgleichspannung VC2 der Gleichrichterschaltung wird vom Sollwert subtrahiert und die Differenz nach Durchlaufen des PI- Reglers 403 ebenfalls mit den Sinuswellen VR, VS und VT multipliziert. Meßwerte der Eingangs ströme IR, IS und IT der jeweiligen Phasen werden von den Multiplikationsergebnissen der zugehörigen Phase subtrahiert und nach Durchlaufen des entsprechenden PI-Reglers 404 bis 406 im jeweiligen der Vergleicher 407 bis 409 mit dem Trägersignal vom Trägerwellengenerator T zur Erzeugung von PWM-Signalen für die Schaltelemente S2, S4 und S6 verglichen. In ähnlicher Weise werden die Meßwerte der Eingangsströme IR, IS und IT mit den Multiplikationsergebnis sen, nach dem diese einen jeweiligen der PI-Regler 418 bis 420 durchlaufen haben, in einem jeweiligen der Vergleicher 421 bis 423 mit dem Trägersignal verglichen, um PWM-Signale für die Schaltelement S1, S3 und S5 zu erzeugen. Die UND-Glieder 410 bis 415 bewirken eine UND- Verknüpfung der Signale RP, RN, SP, SN, TP und TN, die mit den Eingangsspannungen synchro nisiert sind, mit den PWM-Signalen zur Schaffung von Steuersignalen für die Schaltelemente S1 bis S6 mittels des Gatetreibers 416.

Die Regelschaltung 430 arbeitet beispielsweise so, daß die Pulsweite für das Schaltelement S3 zunimmt, wenn die Spannung am Kondensator C1 abnimmt, und abnimmt, wenn die Spannung am Kondensator C1 zunimmt. Somit ändert sich der Ladestrom für den Kondensator C1, der über den Pfad R → L1 → (parasitäre Diode von S1)→ D7 → C1 → D3 → S3 → L2 → S → R fließt, so, daß die Spannung am Kondensator C1 konstant bleibt. Weiterhin bewirkt die Regelschaltung 430, daß die Pulsweite für das Schaftelement S3 zunimmt, wenn die Spannung an dem Kondensator C2 abnimmt, und abnimmt, wenn die Spannung am Kondensator C2 zunimmt. Damit ändert sich der Ladestrom für den Kondensator C2, der über den Pfad R → L1 → S2 → D2 → C2 → D10 →(parasitäre Diode von S4)→ L2 → S → R fließt, so, daß die Spannung am Kondensator C2 konstant gehalten wird. Dies ermöglicht es, daß die Spannungen an den Kondensatoren C1 und C2 individuell geregelt werden.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erlaubt die Gegenkopplungsregelung, daß die Eingangs ströme so geregelt werden, daß sie sinusförmig und mit der Eingangsspannung synchronisiert sind, während darüber hinaus die Ausgangsspannung auf einen festen Gleichspannungswert geregelt wird. Somit kann die Wechselspannung in eine Gleichspannung umgesetzt werden, wobei der Eingangsstrom so geregelt wird, daß ein hoher Leistungsfaktor erreicht wird.

Fig. 11 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel der Gleichrichterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung und stellt ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 6 dar. Obwohl die Ausführungsbei spiele der Fig. 11 bis 13 die Verwendung von IBGTs als Schaltelementen zeigen, können statt dessen MOSFETs verwendet werden. In Fig. 11 sind eine Reihenschaltung aus den Dioden D1 und D2, eine Reihenschaltung aus den Dioden D3 und D4, eine Reihenschaltung aus den Dioden D5 und D6 und eine Reihenschaltung aus den Kondensatoren C1 und C2 zueinander parallel geschaltet. Außerdem sind eine Reihenschaltung aus den Schaltelementen S1 und S2, eine Reihenschaltung aus den Schaltelementen S3 und S4, eine Reihenschaltung aus den Schaltele menten S5 und S6 sowie eine Reihenschaltung aus den Schaltelementen S7 und S8 parallel zueinander geschaltet. Die Dioden D7 bis D14 sind zu den Schaltelementen S1 bis S8 antiparallel geschaltet.

Der Verbindungspunkt zwischen den Dioden D1 und D2 ist mit einem Ende der Drossel L1 und mit dem Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen S1 und S2 verbunden. Der Verbin dungspunkt zwischen den Dioden D3 und D4 ist mit einem Ende der Drossel L2 und mit dem Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen S3 und S4 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Dioden D5 und D6 ist mit einem Ende der Drossel L3 und mit dem Verbindungs punkt zwischen den Schaltelementen S5 und S6 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen S7 und S8 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren C1 und C2 verbunden.

Als nächstes soll die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Wenn beispielsweise das Schaltelement S1 eingeschaltet wird, fließt Strom über den Pfad R → L1 → S2 →(D10, D12)→ L2, L3 → (S, T)→ R, so daß Energie in den Drosseln L1, L2 und L3 akkumuliert wird. Wenn dann das Schaltelement S2 abgeschaltet wird, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D1 → C1 → C2 →(D4, D6)→ (L2, L3)→ (S, T)→ R, so daß die Kondensatoren C1 und C2 geladen werden. Wenn dabei das Schaltelement S7 eingeschaltet ist, fließt Strom durch den Pfad R → L1 → D7 → S7 → C2 →(D4, D6)→ (L2, L3)→ (S, T)→ R, so daß der Kondensator C2 geladen wird. Wenn andererseits das Schaltelement S8 eingeschaltet ist, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D1 → C1 → S8 →(D10, D12)→ (L2, L3)→ (S, T)→ R, so daß der Kondensator C1 geladen wird.

Durch Wiederholen solcher Schaltvorgänge kann Wechselspannung in Gleichspannung umgesetzt werden, wobei der Eingangsstrom so geregelt wird, daß ein hoher Leistungsfaktor erreicht wird. Wenn ferner die Ein/Aus-Pulsweite für die Schaltelemente S7 und S8 eingestellt wird, können die Spannungen an den Kondensatoren C1 und C2 individuell geregelt werden, um ausgeglichen zu werden und dadurch zu verhindern, daß die Spannungen an den Halbleiterbauelementen oder den Kondensatoren deren tolerierbaren Werte übersteigen. Die Anzahl an Halbleiterbauelementen (Schaltelementen und Dioden), durch die Strom fließt, beträgt im Fall der Speicherung von Energie in den Drosseln zwei, für das gleichzeitige Laden der Kondensatoren C1 und C2 ebenfalls zwei und für das Laden eines der Kondensatoren drei. Folglich können Energieverluste im Vergleich zum Stand der Technik verringert und der Wirkungsgrad erhöht werden, während zugleich Größe, Gewicht und Kosten von Kühlteilen verringert werden können.

Fig. 12 ist ein Schaltbild einer Regelschaltung zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Steuerverfahrens gemäß der Erfindung, bei dem es sich um ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 8 handelt. Die Regelschaltung ist für die in den Fig. 11 und 13 gezeigten Gleichrichter schaltungen anwendbar. Die Regelschaltung ist in Fig. 12 insgesamt mit 440 bezeichnet. Die Bezugszahl 441 bezeichnet einen Sinussollsignalgeber, die Bezugszahlen 442 und 443 bezeich nen PI-Regleranordnungen, die Bezugszahlen 444 bis 448 bezeichnen Vergleicher und die Bezugszahl 449 bezeichnet einen Gatetreiber.

Als nächstes soll die Arbeitsweise dieser Regelschaltung beschrieben werden. Meßwerte der Spannungen VC1 und VC2 an den Kondensatoren C1 und C2 werden von den Sollwerten VC1* bzw. VC2* subtrahiert und die Differenzen werden nach Durchlaufen der PI-Regleranordnung 442 addiert. Die Summe wird mit den Sinuswellen VR, VS und VT zur Modulation von deren Amplitu den multipliziert. Außerdem werden Ausgangssignale der PI-Regleranordnung 442 in Vergleichern 447 und 448 mit dem Trägersignal vom Trägerwellengenerator T verglichen, um PWM-Signale zu erhalten, von denen mittels des Gatetreibers 449 Steuersignale für die Schaltelemente S7 und S8 erzeugt werden.

Meßwerte der Eingangsströme werden von den amplitudenmodulierten Sinuswellen VR, VS und VT subtrahiert, und die Differenzsignale werden einer PI-Regleranordnung 443 zugeführt, deren Ausgangssignale von Vergleichern 444 bis 446 mit dem Trägersignal verglichen werden, um PWM-Signale zu erzeugen. Aus diesen macht der Gatetreiber 449 Steuersignale für die Schalt elemente S1 bis S6. Auf diese Weise ermöglicht es die Gegenkopplungsregelung, daß die Eingangsströme so geregelt werden, daß sie sinusförmig und mit der Eingangsspannung synchro nisiert sind. Die Gegenkopplungsregelung ermöglicht außerdem, daß die Ausgangsspannung zwischen den Ausgängen P und N auf einem festen Gleichspannungswert konstant gehalten wird, und die Spannungen an den Kondensatoren C1 und C2 individuell geregelt werden. Beispielsweise kann die Spannung an dem Kondensator C1 dadurch auf einen Sollwert gebracht werden, daß die Ein/Aus-Pulsweite für das Schaltelement S8 gesteuert wird, um den Ladestrom des Kondensators C1 zu regeln, während die Spannung am Kondensator C2 dadurch auf einen Sollwert gebracht werden kann, daß die Ein/Aus-Pulsweite für das Schaltelement S7 gesteuert wird, um den Ladestrom für den Kondensator C2 zu regeln.

Fig. 13 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel der Gleichrichterschaltung gemäß der Erfindung, wobei es sich um ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 7 handelt. Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels wird im Vergleich mit Fig. 11 beschrieben. Die Dioden D1 bis D6 des Ausführungsbeispiels von Fig. 11 sind entfernt, und die Parallelschaltung aus der Reihenschal tung der Schaltelemente S1 und S2, der Reihenschaltung der Schaltelemente S3 und S4, der Reihenschaltung der Schaltelemente S5 und S6 und der Reihenschaltung der Schaltelementen S7 und S8 ist über die Dioden D1 bzw. D2 mit den Gleichspannungsausgängen P und N verbunden.

Als nächstes soll die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Wenn beispielsweise das Schaltelement S2 eingeschaltet wird, fließt Strom über den Pfad R → L1 → S2 →(D10, D12)→ (L2, L3)→ (S, T)→ R, so daß Energie in den Drosseln L1, L2 und L3 akkumuliert wird. Wenn das Schaltelement S2 dann abgeschaltet wird, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D7 → D1 → C1 → C2 → D2 →(D10, D12)→ (L2, L3)→ (S, T)→ R, so daß die Kondensato ren C1 und C2 geladen werden. Wenn dabei das Schaltelement S7 eingeschaltet ist, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D7 → S7 → C2 → D2 →(D4, D6)→ (L2, L3)→ (S, T)→ R, wodurch der Kondensa tor C2 geladen wird. Wenn andererseits das Schaltelement S8 eingeschaltet ist, fließt Strom über den Pfad R → L1 → D7 → D1 → C1 → S8 → (D10, D12) → (L2, L3)→ (S, T)→ R, wodurch der Kondensator C1 geladen wird.

Das Wiederholen dieser Schaltvorgänge ermöglicht die Umsetzung der Wechselspannung in eine Gleichspannung, wobei der Eingangsstrom so geregelt wird, daß ein großer Leistungsfaktor erreicht wird. Wenn außerdem die Ein/Aus-Pulsweiten für die Schaltelemente S7 und S8 gesteuert werden, können die Spannungen an den Kondensatoren C1 und C2 individuell geregelt werden, so daß sie ins Gleichgewicht gebracht werden können, um zu verhindern, daß die Spannungen an den Halbleiterbauelementen oder Kondensatoren zulässige Toleranzwerte übersteigen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl an Halbleiterbauelementen (Schalt elementen und Dioden) durch die Strom fließt, im Vergleich mit Fig. 11 erhöht. Dafür ist die Anzahl an Dioden in der gesamten Schaltung um vier verringert, was eine Verringerung der erforderlichen Teilezahl und damit der Größe und des Gewichts der Schaltung ermöglicht.

Bei allen voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird eine 3-phasige Wechselspan nung in eine Gleichspannung umgesetzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch allgemein auf Gleichrichterschaltungen zur Umsetzung einer N-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspan nung geeignet, wobei N eine ganze Zahl gleich oder größer als zwei ist.

Wie voranstehend beschrieben, wird mit der Gleichrichterschaltung der vorliegenden Erfindung die Anzahl an Halbleiterbauelementen, durch die beim Ansammeln von Energie in den Drosseln oder beim Laden der Kondensatoren Strom fließt, verglichen mit dem Stand der Technik verrin gert. Daher wird auch der Energieverlust verringert und die Anzahl an Halbleiterbauelementteilen kann zur Reduzierung von Größe, Gewicht und Preis der gesamten Vorrichtung einschließlich der Kühleinrichtungen reduziert werden. Gemäß dem Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung können die Spannungen an den Ausgangskondensatoren individuell geregelt werden, um die Halbleiterbauelemente oder Kondensatoren vor einer Überspannung zu schützen.

Claims

1. Gleichrichterschaltung zur Umsetzung einer N-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung, wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist, mit N bidirektionalen Schaltschaltungen (101, 201, 301), je einer für jeder der N Phasen, wobei
jede der Schaltschaltungen eine Parallelschaltung aus einer ersten Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen (S1, S2; S3, S4; S5, S6) gleicher Stromleitrichtung und einer zweiten Reihenschaltung aus zwei Dioden (D1, D2; D3, D4; D5, D6) gleicher Stromleitrichtung enthält, bei jeder der Schaltschaltungen der Verbindungspunkt zwischen den Schaftelementen über eine jeweilige Drossel (L1, L2, L3) mit einem Wechselspannungseingangsanschluß (R, S, T) einer jeweiligen Phase verbunden ist, das kathodenseitige Ende der zweiten Reihenschaltung jeder der Schaltschaltungen über eine erste weitere Diode (D7, D9, D11) mit einem positiven Gleichspan nungsausgangsanschluß (P) verbunden ist, das anodenseitige Ende der zweiten Reihenschaltung jeder der Schaltschaltungen über eine zweite weitere Diode mit einem negativen Gleichspannung sausgangsanschluß (N) verbunden ist, zwei Kondensatoren (C1, C2) in Reihe zwischen diese beiden Gleichspannungsausgangsanschlüsse (P, N) geschaltet sind, und der Verbindungspunkt zwischen den beiden Dioden der zweiten Reihenschaltung aller Schaltschaltungen mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren verbunden ist.

2. Gleichrichterschaltung zur Umsetzung einer N-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung, wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist, mit N bidirektionalen Schaltschaltungen (102, 202, 302), je einer für jeder der N Phasen, wobei
jede der Schaltschaltungen eine Parallelschaltung aus einer ersten und einer zweiten Reihenschaltung enthält, die je eine Diode (D1, D2; D3, D4; D5, D6) und ein Schaltelement (S1, S2; S3, S4; S5, S6) mit entgegengesetzten Stromleitrichtungen aufweisen, wobei die beiden Reihenschaltungen so parallel geschaltet sind, daß Kathoden der beiden Dioden zusammenge schaltet sind, wobei der Verbindungspunkt zwischen den beiden Komponenten der ersten Reihenschaltung bei jeder der Schaltschaltungen über eine jeweilige Drossel (L1, L2, L3) mit einem Wechselspannungseingangsanschluß (R, S, T) einer jeweiligen Phase verbunden ist, die Kathoden der beiden Dioden bei jeder der Schaltschaltungen über eine erste weitere Diode (D7, D9, D11) mit einem positiven Gleichspannungsausgangsanschluß (P) verbunden sind, der Verbindungspunkt zwischen den beiden Schaltelementen bei jeder der Schaltschaltungen über eine jeweilige zweite weitere Diode (D8, D10, D12) mit einem negativen Gleichspannungsaus gangsanschluß (N) verbunden ist, zwei Kondensatoren (C1, C2) in Reihe zwischen diese beiden Gleichspannungsausgangsanschlüsse (P, N) geschaltet sind und der Verbindungspunkt zwischen den Komponenten der zweiten Reihenschaltung aller Schaltschaltungen mit dem Verbindungs punkt zwischen den beiden Kondensatoren verbunden ist.

3. Gleichrichterschaltung zur Umsetzung einer N-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung, wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist, mit N bidirektionalen Schaltschaltungen (103, 203, 303), je einer für jeder der N Phasen, wobei
jede der Schaltschaltungen eine Parallelschaltung aus einer ersten und einer zweiten Reihenschaltung enthält, die je eine Diode (D1, D2; D3, D4; D5, D6) und ein Schaltelement (S1, S2; S3, S4; S5, S6) mit entgegengesetzten Stromleitrichtungen aufweisen, wobei die beiden Reihenschaltungen so parallel geschaltet sind, daß die Anoden der beiden Dioden zusammenge schlossen sind, der Verbindungspunkt der ersten Reihenschaltung jeder der Schalterschaltungen über eine jeweilige Drossel (L1, L2, L3) mit einem Wechselspannungseingangsanschluß (R, S, T) einer jeweiligen Phase verbunden ist, der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen jeder der Schalterschaltungen über eine jeweilige erste weitere Diode (D7, D9, D11) mit einem positiven Gleichspannungsausgangsanschluß (P) verbunden ist, während die Anoden der Dioden jedes der Schaltschaltungen über eine jeweilige zweite weitere Diode (D8, D10, D12) mit einem negativen Gleichspannungsausgangsanschluß (N) verbunden sind, zwei Kondensatoren (C1, C2) in Reihe zwischen diese beiden Gleichspannungsausgangsanschlüsse (P, N) geschaltet sind, und der Verbindungspunkt der zweiten Reihenschaltung aller Schaltschaltungen mit dem Verbin dungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren verbunden ist.

4. Gleichrichterschaltung zur Umsetzung einer N-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung, wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist, mit N bidirektionalen Schaltschaltungen (104, 204, 304), je einer für jeder der N Phasen, wobei
jede der Schaltschaltungen eine Parallelschaltung aus einer ersten Reihenschaltung aus zwei Dioden (D1, D2; D3, D4; D5, D6) gleicher Stromleitrichtung und einer zweiten Reihenschal tung aus zwei Schaltelementen (S1, S2; S3, S4; S5, S6) gleicher Stromleitrichtung enthält, der Verbindungspunkt zwischen den Dioden jeder der Schaltschaltungen über eine jeweilige Drossel (L1, L2, L3) mit einem Wechselspannungseingangsanschluß (R, S, T) einer jeweiligen Phase verbunden ist, das kathodenseitige Ende der ersten Reihenschaltung jeder der Schaltschaltungen über eine jeweilige erste weitere Diode (D7, D9, D11) mit einem positiven Gleichspannungsaus gangsanschluß (P) verbunden ist, das anodenseitige Ende der ersten Reihenschaltung jeder der Schaltschaltungen über eine jeweilige zweite weitere Diode (D8, D10, D12) mit einem negativen Gleichspannungsausgangsanschluß (N) verbunden ist, zwei Kondensatoren (C1, C2) in Reihe zwischen diese beiden Gleichspannungsausgangsanschlüsse (P, N) geschaltet sind, und der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen der zweiten Reihenschaltung aller Schaltschal tungen mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren verbunden ist.

5. Gleichrichterschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der eine der beiden Dioden (D1, D2; D3, D4; D5, D6) jeder der Schaltschaltungen durch einen Thyristor (TH1, TH2, TH3) ersetzt ist, wobei der Thyristor einschaltbar ist, wenn die Leiterspannung zwischen den Phasen niedrig ist, um beim Einschalten der Stromversorgung einen Stoßstrom zu den Kondensa toren (C1, C2) zu verhindern.

6. Gleichrichterschaltung zur Umsetzung einer N-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung, wobei N eine natürlich Zahl gleich oder größer als 2 ist, umfassend
eine Parallelschaltung aus N + 1 Reihenschaltungen aus je zwei Schaltelementen (S1, S2; S3, S4; S5, S6; S7, S8), wobei jedem Schaltelement eine Diode (D7, D8; D9, D10; D11, D12; D13, D14) antiparallel geschaltet ist,
eine Parallelschaltung aus N Reihenschaltungen aus je zwei Dioden (D1, D2; D3, D4; D5, D6), bei denen die miteinander verbundenen Kathoden von N ersten der Dioden ein katho denseitiges Ende der Parallelschaltung bilden, während die miteinander verbundenen Anoden der N übrigen Dioden ein anodenseitiges Ende der Parallelschaltung bilden, das kathodenseitige Ende der Parallelschaltung mit einem positiven Gleichspannungsausgangsanschluß (P) verbunden ist, und das anodenseitige Ende der Parallelschaltung mit einem negativen Gleichspannungsausgangs anschluß (N) verbunden ist, und
zwei Kondensatoren (C1, C2), die in Reihe zwischen die beiden Gleichspannungsaus gangsanschlüsse (P, N) geschaltet sind,
wobei der Verbindungspunkt zwischen den Dioden (D1, D2; D3, D4; D5, D6) jeder der N Diodenreihenschaltungen mit dem Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen (S1, S2; S3, S4; S5, S6) einer zugehörigen von N der N+1 Reihenschaltungen aus Schaltelementen und außerdem über eine jeweilige Drossel (L1, L2, L3) mit einem Wechselspannungseingangsanschluß (R, S, T) einer jeweiligen Phase verbunden ist und der Verbindungspunkt zwischen den Schalt elementen (S7, S8) der (N+1)-ten Reihenschaltung aus Schaltelementen mit dem Verbindungs punkt zwischen den beiden Kondensatoren (C1, C2) verbunden ist.

7. Gleichrichterschaltung zur Umsetzung einer N-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung, wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist, umfassend:
eine Parallelschaltung aus N + 1 Reihenschaltungen aus je zwei Schaltelementen (S1, S2; S3, S4; S5, S6; S7, S8), zu denen jeweils eine Diode (D7, D8; D9, D10; D11, D12; D13, D14) antiparallel geschaltet ist, derart, daß die Parallelschaltung ein kathodenseitiges Ende, das durch den Zusammenschluß der Kathoden von N+1 ersten der antiparallel geschalteten Dioden (D7, D9, D11, D13) definiert ist, sowie ein anodenseitiges Ende, das durch den Zusammenschluß der Anoden der N+1 übrigen der antiparallel geschalteten Dioden (D8, D10, D12, D14) definiert ist, aufweist, das kathodenseitige Ende der Parallelschaltung über eine erste weitere Diode (D1) mit einem positiven Gleichspannungsausgangsanschluß (P) verbunden ist, während das anoden seitige Ende der Parallelschaltung über eine zweite weitere Diode (D2) mit einem negativen Gleichspannungsausgangsanschluß (N) verbunden ist, und
zwei Kondensatoren (C1, C2), die in Reihe zwischen diese beiden Gleichspannungsaus gangsanschlüsse (P, N) geschaltet sind,
wobei der Verbindungspunkt zwischen den beiden Schaltelementen (S1, S2; S3, S4; S5, S6) jeweils einer ersten bis N-ten der Reihenschaltungen aus Schaltelementen über eine jeweilige Drossel (L1, L2, L3) mit einem Wechselspannungseingangsanschluß (R, S, T) einer jeweiligen Phase verbunden ist und der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen (S7, S8) der (N+1)-ten Reihenschaltung aus Schaltelementen mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren (C1, C2) verbunden ist.

8. Verfahren zur Steuerung einer Gleichrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelabweichung zwischen einem jeweiligen Sollwert und dem jeweiligen Meßwert der Spannungen an den beiden Kondensatoren (C1, C2) ermittelt wird und nach Maßgabe der ermittelten Regelabweichungen die Schaltelemente in den entsprechenden Ladestrompfaden für die beiden Kondensatoren unabhängig voneinander gesteuert werden, um die Spannungen an den Kondensatoren gesondert zu regeln.