DE1438468C

DE1438468C - Rectifier arrangement

Info

Publication number: DE1438468C
Authority: DE
Inventors: Toshio; Yamamura Kazuomi; Tokio Kurimura
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Publication date: 1972-08-31

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichrichteranordnung zur Erzeugung einer konstanten Ausgleichsspannung mit wenigstens einer Reihenschaltung eines Hauptgleichrichters und einer Sättigungsdrossel sowie mit einem an die gleichzeitig als Steuerwicklung dienende Arbeitswicklung der Sättigungsdrossel parallel zum Ausgang angeschlossenen Steuerkreis aus einer Reihenschaltung einer Gleichstromquelle und eines Hilfsgleichrichters, der, bezogen auf die Sättigungsdrossel, mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung wie der Hauptgleichrichter geschaltet ist.The invention relates to a rectifier arrangement for generating a constant equalizing voltage with at least one series connection of a Main rectifier and a saturable choke as well as one to the at the same time as a control winding Serving working winding of the saturation choke parallel to the control circuit connected to the output a series connection of a direct current source and an auxiliary rectifier which, based on the saturation reactor, is connected with the opposite forward direction as the main rectifier.

Aus der schweizerischen Patentschrift 327 487 ist ein Ventilgleichrichter mit Phasenanschnittsteuerung bekannt, dessen Steuerkreis eine Wechselstromquelle, eine Sättigungsdrossel, einen Gleichrichter und eine Gleichstromquelle umfaßt. Durch die Sättigungsdrossel wird eine Verminderung der erforderlichen Steuerleistung erstrebt. Diese Schaltung ist gegenüber Änderungen der Eingangswechselspannung empfindlich. The Swiss patent specification 327 487 discloses a valve rectifier with phase control known whose control circuit includes an AC power source, a saturable reactor, a rectifier and a Includes DC power source. The saturation choke reduces the required Aiming for tax performance. This circuit is sensitive to changes in the AC input voltage.

Die deutsche Auslegeschrift 1 027 305 beschreibt eine Gleichrichteranordnung mit einer Schaltdrossel als Stromsteuerelement, deren Steuerwicklung vonGerman Auslegeschrift 1 027 305 describes a rectifier arrangement with a switching inductor as a current control element, the control winding of which is from

einer Steuerschaltung beaufschlagt ist, die aus einera control circuit is applied, which consists of a

Wechselstromquelle, einerGleichrichterschaltung, einer Gleichstromquelle und einer Sättigungsdrossel besteht.AC power source, a rectifier circuit, a DC power source and a saturable reactor.

Hier dient die Sättigungsdrossel des Steuerkreises im wesentlichen der Strombegrenzung des Steuerstroms.Here, the saturation choke of the control circuit is essentially used to limit the control current.

Ferner ist in den BBC-Nachrichten, Jan./Juni 1956,Also on the BBC News, Jan./June 1956,

auf den Seiten 10 und 11 ein Rücklaufmagnetverstärker beschrieben, dessen Gleichstromsteuerkreis aus einem ohmschen Widerstand und einem Gleichrichter bestehton pages 10 and 11 described a flyback magnet amplifier whose DC control circuit consists of a ohmic resistance and a rectifier

ίο und auf die als Steuerwicklung dienende Arbeitswicklung der Sättigungsdrossel arbeitet. Auch diese Schaltung zeigt eine Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Eingangsspannung.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Gleichrichteranordnung der eingangs genannten Art, deren Ausgangsgleichspannung von Schwankungen der Eingangswechselspannung unabhängig ist, und zwar soll die Stabilisierung innerhalb eines weiten Bereichs der Eingangswechselspannungsänderungen wirksam sein.ίο and works on the working winding of the saturation reactor serving as a control winding. This circuit also shows a dependency of the output voltage on the input voltage.
The object of the invention is to create a rectifier arrangement of the type mentioned at the outset, the output DC voltage of which is independent of fluctuations in the input AC voltage, and the stabilization should be effective within a wide range of the input AC voltage changes.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Steuerkreis neben der ersten Steuerstufe mit dem genannten Hilfsgleichrichter und der Gleichstromquelle im Anschluß an einen Verbindungspunkt eine zweite Steuerstufe aus zwei Parallelzweigen aufweist, deren einer Zweig eine zweite Sättigungsdrossel und eine zweite Gleichstromquelle und deren anderer Zweig einen zweiten Hilfsgleichrichter enthält, daß der Verbindungspunkt über einen Widerstand mit der Ausgangsseite des Hauptgleichrichters verbunden ist und daß der zweite Hilfsgleichrichter, bezogen auf die Sättigungsdrossel, die gleiche Durchlaßrichtung wie der Hauptgleichrichter hat.This object is achieved according to the invention in that the control circuit in addition to the first control stage with the mentioned auxiliary rectifier and the direct current source connected to a connection point has a second control stage made up of two parallel branches, one branch of which has a second saturable choke and a second direct current source and its other branch contains a second auxiliary rectifier that the Connection point is connected to the output side of the main rectifier via a resistor and that the second auxiliary rectifier, based on the saturation reactor, has the same forward direction as the main rectifier has.

Durch Anwendung eines zweistufigen Steuerkreises wird die Abhängigkeit der Ausgangsgleichspannung von der Eingangswechselspannung, die bei einem einstufigen Steuerkreis noch vorhanden ist, ausgeschaltet, so daß für einen weiten Bereich von Eingangswechselspannungsänderungen eine Stabilisierung erreicht wird.By using a two-stage control circuit, the dependency of the DC output voltage becomes switched off by the AC input voltage, which is still present in a single-stage control circuit, so that for a wide range of AC input voltage changes stabilization is achieved.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. Es stellt darDetails of the invention emerge from the following description of some preferred exemplary embodiments on the basis of the drawings. It shows

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,F i g. 1 shows a circuit arrangement of a first embodiment the invention,

F i g. 2 Wellenformdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Schaltungsanordnung undF i g. 2 waveform diagrams for explaining the operation of this circuit arrangement and

F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung.F i g. 3 shows a modified embodiment of the invention.

F i g. 1 zeigt eine Einwegschaltung. Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch mit einer Vollwegschaltung Anwendung finden.F i g. 1 shows a one-way circuit. The arrangement according to the invention can also be used with a full-travel circuit Find application.

Die nicht dargestellte Wechselspannungsquelle ist mit den Eingangsklemmen 1 der Anordnung verbunden. Daran ist ein Transformator 2 angeschlossen, an dessen Ausgangsklemmen 3 eine Gleichrichterschaltung angeschlossen ist. Eine Sättigungsdrossel 4 bildet zusammen mit einem Hauptgleichrichter 5 und einem Kondensator 8 den Gleichrichterkreis. Eine Steuerstufe in Ringschaltung umfaßt einen ersten Hilfsgleichrichter 6 geringer Leistung und eine Gleichstromquelle 7 geringer Leistung. Diese Schaltelemente bilden die erste Stufe des Steuerkreises, wodurch der Magnetisierungsgrad der Sättigungsdrossel 4 gesteuert werden kann. Die Klemmen 9 dienen als Ausgangsklemmen der Anordnung, an denen die Gleichspannung abgenommen werden kann. Zur Glättung der Ausgangsspannung dient ein Kondensator 8, dessen KapazitätThe AC voltage source, not shown, is connected to the input terminals 1 of the arrangement. A transformer 2 is connected to this, and a rectifier circuit is connected to its output terminals 3 connected. A saturation reactor 4 forms together with a main rectifier 5 and a Capacitor 8 the rectifier circuit. A control stage in a ring circuit comprises a first auxiliary rectifier 6 low power and a DC power source 7 low power. These switching elements form the first stage of the control circuit, whereby the degree of magnetization of the saturable reactor 4 can be controlled can. The terminals 9 serve as output terminals of the arrangement from which the DC voltage is taken can be. A capacitor 8 is used to smooth the output voltage, its capacitance

für die folgenden Überlegungen als so groß angenommen sei, daß die Ausgangsspannung im wesentlichen keine Welligkeitskomponente aufweist. Gegebenenfalls kann man zur weiteren Glättung an sich bekannte Glättungsmittel vorsehen. Sfor the following considerations it is assumed to be so large that the output voltage is essentially has no waviness component. If necessary, you can do further smoothing itself provide known smoothing agents. S.

Die zweite Steuerstufe besteht aus einem zweiten Hilfsgleichrichter 36 und parallel dazu einer zweiten Sättigungsdrossel 34, die in Reihe mit einer zweiten Gleichstromquelle 35 geschaltet ist, und ist in den in Ringanordnung geschalteten Steuerkreis eingesetzt, wobei mit Hilfe eines Widerstandes 37 dieser zweiten Steuerstufe Spannung zugeführt wird. Der Magnetisierungsstrom der zweiten Sättigungsdrossel 34 wird so gewählt, daß er niedriger ist als der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 4. In diesem Ausführungsbeispiel arbeitet die Sättigungsdrossel 4 des Steuerkreises als Stromsteuerelement der Gleichrichterschaltung. The second control stage consists of a second auxiliary rectifier 36 and a second parallel thereto Saturation reactor 34, which is connected in series with a second direct current source 35, and is in the in Ring arrangement switched control circuit used, with the help of a resistor 37 of this second Control stage voltage is supplied. The magnetizing current of the second saturable reactor 34 becomes chosen so that it is lower than the magnetizing current of the saturable reactor 4. In this embodiment the saturation reactor 4 of the control circuit works as a current control element of the rectifier circuit.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 1 soll im folgenden in Zusammenhang mit der Darstellung der Spannungswellenform in F i g. 2 beschrieben werden, in welcher sich die F i g. 2a auf die Spannung der ersten Sättigungsdrossel 4 und die Fig. 2b auf die Spannung der zweiten Sättigungsdrossel 34 bezieht. In dem Zeitabschnitt I₁ bis ί_Ί der Fig. 2 b wird die Spannung E_e an der Klemme 38 (F i g. 1) Null, da Strom von dem Ausgangskreis durch den Widerstand 37 geliefert wird und der Hilfsgleichrichter 36 leitend ist. Infolgedessen liegt die Sättigungsdrossel 34 an der Spannung der Gleichstromquelle 35, welches dem mit nach rechts abwärts verlaufenden Linien schraffierten Teil entspricht, und wird zurückgestellt. Nach dem Zeitpunkt t₇ wird die Spannung E₁ geringer als die Summe der Spannungen £₄ + E₅, und der Gleichrichter 6 wird leitend. Darauf folgt £₆ der Wellenform von .E₁, wie in F i g. 2b gezeigt. Infolgedessen wird die Sättigungsdrossel 34 auf ihren Sättigungswert magnetisiert durch eine Spannung, die durch den mit nach rechts aufwärts verlaufenden Linien schraffierten Teil angezeigt ist. Der Strom, welcher zu dieser Zeit durch den Steuerkreis fließt, ist der Strom durch den Widerstand 37 und der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 34. Wenn dieser Strom auf einen Wert vorherbestimmt ist, der niedriger als der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 4 ist, wird dieselbe nicht magnetisiert, bei der Zeitpunkt t_s erreicht ist. Zur Zeit i₈ verliert sie plötzlich ihre Gegenspannung, da die Sättigungsdrossel 34 die Sättigung erreicht, und die Spannung E₆ wird gleich E₅. Infolgedessen wird in dem Zeitintervall t_& bis t₉ die Sättigungsdrossel 4 durch eine Größe zurückgestellt, die der Fläche des mit nach rechts abwärts verlaufenden Linien schraffierten Teiles entspricht (F i g. 2 a). In F i g. 2 b wiederholt sich nach dem Zeitpunkt t₁₀ die gleiche Arbeitsweise, wie zuvor beschrieben. In dem Zeitintervall t_s bis t_s (F ig. 2 a) folgt die Spannung E₃ der Spannung E₁, da die Sättigungsdrossel 4 magnetisiert ist. In dem Intervall i₈ bis 1 ₉ jedoch wird die Sättigungsdrossel 4 zurückgestellt, da E₃ gleich £₄ + E₅ wird, wie vorher beschrieben. Das Zeitintervall i₉ bis t_n ist gleich dem Intervall t₅ bis t₇. Nach dem Zeitpunkt /_n wird der Hauptgleichrichter 5 leitend, Ε_Ά wird gleich E₂, und die Sättigungsdrossel 4 unterdrückt den Gleichrichterstrom, welcher dem mit nach rechts aufwärts verlaufenden Linien schraffierten Teil entspricht, und erreicht die Sättigung. Gleichrichtung erfolgt in dem Intervall I₁₂ bis i₁₃. Wenn die Fläche dieses Teiles mit A₂ bezeichnet wird, ergibt sich die folgende Beziehung in F i g. 2: Wenn die Flächen der schraffierten Teile A₁ in F i g. 2a gleich sind, wird die Fläche des Teiles, in welchem der Wert E₁ den Wert E₂ übersteigt, gleich A₁ + A₂- Wenn die Spannung £₄ so ausgewählt ist, daß sie gleich — E₂ ist, wird die Fläche CDEGHC in F i g. 2b gleich A₁ + A₂. Hieraus ergibt sich, daß die Fläche CDEFGHC, die nach Abzug der Fläche EFGE, welche der Fläche A₁ entspricht, verbleibt, gleich der Fläche A₂ ist. Da fernerhin die Fläche DEFD und die Fläche ABCDA gleich sind, werden folgende Beziehungen erhalten:The mode of operation of the circuit according to FIG. 1 is intended in the following in connection with the illustration of the voltage waveform in FIG. 2 are described, in which the F i g. 2a relates to the voltage of the first saturable inductor 4 and FIG. 2b to the voltage of the second saturable inductor 34. In the time segment I ₁ to ί _Ί of FIG. 2 b, the voltage E _e at the terminal 38 (FIG. 1) becomes zero, since current is supplied from the output circuit through the resistor 37 and the auxiliary rectifier 36 is conductive. As a result, the saturable reactor 34 is connected to the voltage of the direct current source 35, which corresponds to the part hatched with lines running downward to the right, and is reset. After the point in time t ₇ , the voltage E _{1 is} lower than the sum of the voltages E ₄ + _{E 5} , and the rectifier 6 becomes conductive. This is followed by £ _{6 of} the waveform of .E ₁ , as in FIG. 2b shown. As a result, the saturable reactor 34 is magnetized to its saturation value by a voltage indicated by the portion hatched with lines extending upward to the right. The current flowing through the control circuit at this time is the current through the resistor 37 and the magnetizing current of the saturable reactor 34. If this current is predetermined to a value which is lower than the magnetizing current of the saturable reactor 4, the same will not be magnetized, at the point in time t _{s is} reached. At time i ₈ , it suddenly loses its counter voltage, since the saturation reactor 34 reaches saturation, and the voltage E ₆ becomes equal to E ₅ . As a result, in the time interval t _& to t _9, the saturation reactor 4 is reset by a size which corresponds to the area of the part hatched with lines extending downwards to the right (FIG. 2 a). In Fig. 2 b, the same procedure as described above is repeated after time t _10. In the time interval t _s to t _s (FIG. 2a), the voltage E ₃ follows the voltage E ₁ , since the saturable inductor 4 is magnetized. In the interval i _8-1 _9, the saturable reactor 4 is reset, since E is equal to ₃ £ ₄ + E _5, as previously described. The time interval i ₉ to t _n is equal to the interval t ₅ to t ₇ . After the point in time / _n , the main rectifier 5 becomes conductive, Ε _Ά becomes equal to E ₂ , and the saturation reactor 4 suppresses the rectifier current, which corresponds to the part hatched with lines extending upwards to the right, and reaches saturation. Rectification takes place in the interval I ₁₂ to i ₁₃ . If the area of this part is denoted by A ₂ , the following relationship results in FIG. 2: When the areas of the hatched parts A ₁ in FIG. 2a are equal, the area of the part in which the value E ₁ exceeds E ₂ becomes A ₁ + A ₂ - If the voltage £ ₄ is selected to be equal to - E ₂ , the area becomes CDEGHC in Fig. 2b equals A ₁ + A ₂ . It follows from this that the area CDEFGHC which remains after subtracting the area EFGE, which corresponds to the area A ₁ , is equal to the area A ₂ . Furthermore, since the area DEFD and the area ABCDA are equal, the following relationships are obtained:

A₂ = Fläche CDEFGHC = Fläche ABHGA (etwa rechteckförmig) = E₅- T, A ₂ = area CDEFGHC = area ABHGA (roughly rectangular) = E ₅ - T,

wobei T die Periode der Wechselspannungsquelle darstellt. Da entsprechend der obigen Gleichung A₂ nur durch E₅ bestimmt ist, kann der Gleichrichterausgang durch Veränderung von E₅ gesteuert werden. Da weiterhin A₂ und E₁ nicht direkt miteinander in Verbindung stellen, wird der Gleichrichterausgang unveränderlich gehalten, auch wenn die Wechselspannung schwankt. F i g. 3 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, in welcher die Schaltung nach F i g. 1 zu einem Vollweggleichrichterkreis erweitert ist. Der Transformator 2 besitzt eine Mittelanzapfung 39, die mit dem einen Pol der Ausgangsseite verbunden ist. Für den Steuerkreis ist ein Zusatztransformator 18 vorhanden, der in die erste Steuerstufe eingefügt ist, und zwar sind die Enden 19 der Sekundärwicklung mit den ersten Hilfsgleichrichtern 6 und die Mittelanzapfung 40 mit der Gleichstromquelle 7 verbunden. Im übrigen entspricht diese Schaltung der Schaltung nach Fig. 1. Die Auftrennung der ersten Steuerstufe und die zweifache Verwendung des ersten Hilfsgleichrichters ist lediglich durch die Vollwegschaltung bedingt.where T represents the period of the AC voltage source. According to the above equation, since A _{2 is} only determined by E ₅ , the rectifier output can be controlled by changing E ₅ . Furthermore, since A ₂ and E _{1 are} not directly connected to one another, the rectifier output is kept unchanged, even if the AC voltage fluctuates. F i g. 3 shows an example of a circuit in which the circuit of FIG. 1 is expanded to a full-wave rectifier circuit. The transformer 2 has a center tap 39 which is connected to one pole of the output side. For the control circuit there is an additional transformer 18 which is inserted into the first control stage, namely the ends 19 of the secondary winding are connected to the first auxiliary rectifiers 6 and the center tap 40 is connected to the direct current source 7. Otherwise, this circuit corresponds to the circuit according to FIG. 1. The separation of the first control stage and the dual use of the first auxiliary rectifier is only due to the full wave circuit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Rectifier arrangement for generating a constant equalizing voltage with at least a series connection of a main rectifier and a saturation reactor as well as one to the At the same time serving as control winding of the saturation reactor working winding parallel to the output connected control circuit consisting of a series connection of a direct current source and an auxiliary rectifier, which, based on the saturation choke, is connected with the opposite forward direction as the main rectifier, thereby characterized in that the control circuit in addition to the first control stage with said auxiliary rectifier (6) and the direct current source (7) following a connection point (38) a second control stage has two parallel branches, one branch of which has a second saturable choke (34) and a second direct current source (35) and its other branch a second auxiliary rectifier (36) contains that the connection point (38) via a resistor (37) with the output side (9) of the main rectifier (5) is connected and that the second auxiliary rectifier (36) is related on the saturation choke (4), the same direction as the main rectifier (5).

2. Rectifier arrangement according to claim 1, characterized in that it has an input transformer (2) contains a secondary winding provided with a center tap (39) and as Full-wave rectifier is connected.

3. Rectifier arrangement according to claim 2, characterized in that an additional transformer (18) is provided with a central tap (40) provided with a secondary winding, the Ends (19) to the first auxiliary rectifier (6) and their center tap (40) to the first direct current source (7) are performed.