DE1513899B1

DE1513899B1 - Gleichrichter

Info

Publication number: DE1513899B1
Application number: DE19651513899D
Authority: DE
Inventors: Toshio Kurimura
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1964-06-29
Filing date: 1965-06-29
Publication date: 1971-08-26
Also published as: US3353084A; GB1108332A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichrichter gezeichnete Hysteresiskennlinie b gehört zu einer mit einstellbarer Ausgangsgleichspannung unter Ver- Sättigungsdrossel, die zur Steuerung des Ausgangswendung von. nachgeschalteten Drosselspulen mit gleichstromes in einem herkömmlichen Gleichrichter mindestens einer Sättigungsdrossel und einem Steuer- erforderlich war.

kreis zur Lieferung eines Rückmagnetisierungsstromes 5 In den F i g. 3 A und 3 B sind die Spannungs- und für die Sättigungsdrossel während der nichtleitenden Stromkurven zur Beschreibung der Wirkungsweise der Phase des Gleichrichterelementes. Schaltung nach F i g. 1 dargestellt. In diesen Dar-

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 045 522 ist be- Stellungen ist angenommen, daß der Kondensator 26 reits ein Gleichrichter bekannt, bei dem die Rück- eine große Kapazität besitzt, so daß der Brumm in der magnetisierung der Sättigungsdrossel durch einen io Ausgangsgleichspannung vernachlässigt werden kann, Steuerkreis erfolgt, der eine oder mehrere Sättigungs- und daß der Widerstand der Sättigungsdrossel 9 einen drosseln in Kaskadenschaltung enthält. Dabei muß die verschwindend kleinen ohmschen Wert hat.
Sättigungsdrossel eine rechteckförmige Hysteresis- Vor dem Zeitpunkt I₁ befindet sich das Gleichrichterkennlinie haben, damit die Remanenzflußdichte nähe- element 6 in nichtleitendem Zustand, so daß der durch rungsweise der Sättigungsflußdichte gleich wird. Dies 15 die Sättigungsdrossel 9 fließende Strom i_a gleich dem bedingt die Verwendung einer Sättigungsdrossel durch die Drossel 15 fließenden Strom h ist. Die mit Ringkern, damit die Remanenzflußdichte groß Ströme i_a und /& sollen in diesem Fall einen Wert Z₁ ist. haben und die Gleichspannungsquelle 21 eine verAufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung schwindend kleine Spannung. Wenn dabei die ohmdes Gleichrichters, daß an das Rechteckigkeitsver- 20 sehen Widerstände der Drosseln 9 und 15 vernachhältnis der Sättigungsdrossel keine so hohen Anforde- lässigt werden, fließt der Strom i_a der Sättigungsrungen gestellt werden müssen. Außerdem soll die drossel 9 mit der Größe Z₁ weiter, da in dem die Ausgangsgleichspannung bis zu hohen Leistungswerten Drosseln 9 und 15 und die Gleichspannungsquelle 21 steuerbar sein. enthaltenden geschlossenen Stromkreis keine elektro-

Diese Aufgabe wird bei einem Gleichrichter der 25 motorische Kraft vorhanden ist. Folglich ist die an eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungs- dem Verbindungspunkt 22 zwischen dem Gleichgemäß die Magnetisierungskennlinie der Sättigungs- richterelement 6 und der Sättigungsdrossel 9 aufdrossel nicht rechteckförmig ist und daß der Steuer- tretende Spannung e_t der Ausgangsgleichspannung E₀ kreis eine nicht sättigbare Drossel und in Reihe dazu gleich, da über der Sättigungsdrossel 9 kein Spannungseine Steuergleichspannungsquelle mit kleinem Innen- 3° abfall auftritt,
widerstand aufweist. Nach dem Zeitpunkt t_x überschreitet die Spannung e_a

Die Erfindung ermöglicht die Verwendung von Sätti- an der Anschlußklemme 3 die Spannung E₀, so daß gungsdrosseln mit geschnittenem Kern, welche wesent- das Gleichrichterelement 6 in seinen leitenden Zustand lieh einfacher und preiswerter herzustellen sind. Dies kommt. Die Spannung ^₁ steigt entsprechend der gilt besonders für eine hohe Ausgangsleistung. 35 Zunahme der Spannung e_a an. Infolgedessen nimmt

Die Erfindung wird im folgenden an Hand bevor- der Strom i_a zu und der Strom /& ab, entsprechend zugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die F i g. 3 B. Die Stromänderungen durch die Drosseln Zeichnungen erläutert. Es stellen dar entsprechen den magnetischen Flußänderungen durch

F i g. 1, 4, 6, 7, 8, 9, 10 und 12 schematische Schalt- die Drosseln,
bilder verschiedener Ausführungsformen der Erfindung, 40 Wenn im Zeitpunkt i₂ der Strom i_a einen Wert/«

F i g 2 Hysteresiskennlinien einer Sättigungsdrossel erreicht, wird die magnetische Flußdichte B der in einer Ausführungsform der Erfindung und Sättigungsdichte Φ,,, nach F i g. 2 gleich, so daß die

F i g. 3 A, 3 B, 5 A, 5 B, 11 A und 11 B Spannungs- gegenelektromotorische Kraft der Sättigungsdrossel 9 und Stromkurven zur Erläuterung der Wirkungsweise verschwindet. Gleichzeitig wird die Spannung e_x der verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. 45 Spannung E₀ gleich, so daß ein großer Strom durch

F i g. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines das Gleichrichterelement 6 fließt. Obgleich die Span-Einphasen-Halbwellengleichrichters. Bei dieser Aus- nung e_a nach dem Zeitpunkt t₃ kleiner als die Spanführungsform wird der Wechselstrom über einen nung £₀ wird, bleibt das Gleichrichterelement 6 in Transformator 2 mit einer Primärwicklung mit den seinem Leitungszustand, so daß die Spannung e_x mit Anschlußklemmen 1_α und 1» und einer Sekundär- 50 der Spannung e_a übereinstimmt. Dies beruht darauf, wicklung mit den Anschlußklemmen 3 und 4 einge- daß die Sättigungsdrossel 9 bei Abnahme des Strospeist. An die Anschlußklemme 3 ist eine Gleichrichter- mes i_a unter den Wert /_s in den ungesättigten Zustand schaltung aus einer Reihenschaltung eines Gleich- kommt, wodurch eine gegenelektromotorische Kraft richterelementes 6 und einer Wicklung 9_a einer Sätti- der Drossel 9 wirksam wird, und daß ein Magnetigungsdrossel 9 angeschlossen. Eine Reihenverbindung 55 sierungsstrom, der mit der Änderung der gegenelekeiner nicht sättigbaren Drossel 15 und einer Gleich- tromotorischen Kraft einhergeht, durch die Sättigungsspannungsquelle 21 liegt parallel zu der Sättigungs- drossel 9 fließt. Da der Strom /& geringer als der drossel 9. Die Ausgangsgleichspannung liegt über die Strom i_a ist, fließt ein Differenzstrom durch das Gleich-Anschlußklemmen 28« und 28& an einem Belastungs- richterelement 6, das somit in seinem Leitungszustand widerstand 27. Zwischen die Anschlußklemmen 28_α 6ο bleibt,
und 28& ist ein Glättungskondensator 26 geschaltet. Während der Teilperiode i₃bis?₄wirddieSpannunge₁

Die Sättigungsdrossel 9 besitzt eine Hysteresiskenn- kleiner als die Spannung E₀, so daß der Strom h linie gemäß der Kurve «in F i g. 2 in ausgezogenen ansteigt und der Strom i_a abnimmt. Wenn die Ströme i_a Linien und kann unter Verwendung eines geschnittenen und /& im Zeitpunkt t₄ gleich groß sind, kommt das Magnetkerns mit einem Luftspalt und einer geringen 65 Gleichrichterelement 6 in seinen nichtleitenden Zu-Koerzitivkraft hergestellt werden. Zur Vereinfachung stand, da eine Stromlieferung über das Gleichrichterder Darstellung ist die Kurve α einfach und nicht als element entbehrlich ist. Während einer Teilperiode r₄ Schleife gezeichnet. Eine in F i g. 2 gestrichelt ein- bis t₃ sind beide Ströme i_a und /& dem Wert Z₁ gleich,

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und die Drosseln 9 und 15 erzeugen keine gegenelek- Sättigungsdrossel 9 ist dem Strom /& durch die Drossel tromotorische Kraft, so daß die Spannung e_x der 15 gleich. i_a und h sollen dann beide den Wert Z₁ haben. Spannung E₀ gleich ist. Im Zeitpunkt i₅ nehmen die Wenn die Spannung der Gleichspannungsquelle 21 Arbeitsbedingungen der Schaltung wieder den Zustand und die ohmschen Widerstände der Drosseln 9 und 15 zum Zeitpunkt I₁ an. Die beschriebene Arbeitsweise 5 vernachlässigt werden, fließt der Strom Z₁ fortgesetzt wiederholt sich während einer jeden Periode der in gleicher Größe. Infolgedessen ist die an dem Vergleichzurichtenden Wechselspannung. bindungspunkt 22 zwischen dem Gleichrichterelement 6 Da in der Praxis die Drosseln 9 und 15 einen ohm- und der Sättigungsdrossel 9 erscheinende, in ausgesehen Widerstand haben, der in der vorhergehenden zogenen Linien in F i g. 5 A eingezeichnete Span-Beschreibung vernachlässigt war, wird die Spannung e_x io nung e_t der Ausgangsgleichspannung E₀ gleich, da an während der Dauer J₂ bis i₃ etwas größer als die Span- der Sättigungsdrossel 9 kein Spannungsabfall auftritt, nung E₀. Folglich wird der Strom Z& während dieser Obgleich die Spannung e_a an der Anschlußklemme 3 Teilperiode fortgesetzt kleiner, wie durchdiegestrichelte nach dem Zeitpunkt I₁ die Spannung E₀ übersteigt, Linie in F i g. 3 B angezeigt. Auf Grund dieses Effek- fließt der Gleichstrom weiter durch das Gleichrichtertes verzögert sich der Zeitpunkt i₄, wo der Strom i_a 15 element 7, da die Selbstinduktivität der Drossel 15 im während der Rückmagnetisierungsperiode dem Strom Z& Sinne einer Aufrechterhaltung des Stromflusses wirkt, gleich wird, bis zum Zeitpunkt t_ia, so daß der Rück- Da jedoch das Gleichrichterelement 6 leitend wird, magnetisierungswert der Sättigungsdrossel 9 abnimmt. steigt die Spannung e_t zusammen mit der Spannung e_a Während der Teilperiode t_ia bis ?₅ vermindert sich an; dabei nimmt der Strom i_a zu und der Strom i_b der Strom Z₁ ebenfalls, so daß sich der Zeitpunkt r_e, 20 ab. Wenn die entsprechend der Zunahme des Strowo die Sättigungsdrossel 9 gesättigt ist, allmählich mes i_a ansteigende Magnetflußdichte der Sättigungsverzögert. drossel 9 ihren Sättigungswert erreicht, verschwindet Nach mehreren Arbeitsperioden kann infolge der die gegenelektromotorische Kraft der Sättigungs-Vergrößerung der Rückmagnetisierungsdauer keine drossel 9, und die Spannung ε_λ wird der Spannung E₀ Ausgangsgleichspannung mehr entnommen werden. 25 gleich. Infolgedessen wird der Gleichstrom von dem Diese durch die ohmschen Widerstände der Drosseln 9 Gleichrichterelement 6 übernommen, und der Strom z& und 15 bedingte unerwünschte Abnahme des Stromes /& fließt mit einer Größe Z₂ während der Teilperiode /₂ kann durch Einstellung der Spannung £_s der Gleich- bis r₄ weiter.

Spannungsquelle 21 auf einen geeigneten Wert ausge- Nach dem Zeitpunkt t_a überschreitet die Spanschaltet werden. Entsprechend der Einstellung der 3° nung — e_a der Anschlußklemme 4 den Wert E₀, so daß Spannung E₈ steigt der Strom Z₁, der dem Verhältnis das Gleichrichterelement 7 leitend wird, und die in der Spannung E_s zu der Summe der ohmschen Wider- gestrichelten Linien in F i g. 5 A eingezeichnete, am stände (R₀ + R_1S) der Drosseln 9 und 15 proportional Verbindungspunkt 23 zwischen dem Gleichrichterist, an bzw. nimmt ab. Da sich die Magnetisierungs- element 7 und der Sättigungsdrossel 10 auftretende und Rückmagnetisierungswerte der Sättigungsdrossel 9 35 Spannung e₂ ändert sich zusammen mit der Spannung entsprechend dem Anstieg bzw. der Abnahme des — e_a. Nach dem Zeitpunkt ?₄, d. h. nach Sättigung der Stromes Z₁ ändern, kann die Ausgangsgleichspannung Drossel 10, fließt jeweils ein Gleichstrom in zwei E₀ durch Einstellung der Spannung E_s der Gleich- Gleichrichterzweigen. Der Leitungszustand des Gleichspannungsquelle 21 gesteuert werden. richterelementes 6 dauert bis zum Zeitpunkt t-_o. Dies F i g. 4 zeigt ein schematisches Schaltbild der erfin- 40 beruht darauf, daß über das Gleichrichterelement 6 dungsgemäßen Schaltung in einem Einphasen-Vollweg- der Differenzstrom der Ströme i_a und z& fließt, da sich gleichrichter, der von einem Leistungstransformator 2 der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 9 in mit einer Sekundärwicklung mit Mittelabgriff 5 und Abhängigkeit von der Magnetisierungskurve ändert Anschlußklemmen 3 und 4 gespeist wird. Bei dieser (vgl. Kurve α in Fig. 2). Folglich stimmt die Span-Ausführungsform besteht die Gleichrichterschaltung 45 nung e_t mit der Spannung e_a überein, so daß der aus zwei Reihenzweigen, die jeweils ein Gleichrichter- Strom i_a abnimmt und der Strom & ansteigt,
element 6 bzw. 7 und eine Wicklung 9« bzw. 10_a einer Wenn im Zeitpunkt J₅ beide Ströme i_a und h gleich Sättigungsdrossel 9 bzw. 10 enthalten. Ein Konden- werden, kommt das Gleichrichterelement 6 in seinen sator 26 bildet zusammen mit einer Glättungsdrossel25 nichtleitenden Zustand, und der Gleichstrom wird von einen Glättungskreis. Die nicht sättigbaren Drosseln 15 50 dem Gleichrichterelement 7 übernommen. Diese Bedin- und 16 entsprechen der nicht sättigbaren Drossel 15 gung dauert während der Teilperiode Z₅ bis r₆ an. Zum in F i g. 1. Zeitpunkt /_e kehrt die Schaltung zu den Arbeitsbein den F i g. 5 A und 5 B sind Spannungs- und dingungen im Zeitpunkt I₁ zurück. Die vorstehende Stromkurven in verschiedenen Punkten der Schaltung Beschreibung betrifft insbesondere den Gleichrichternach F i g. 4 zur Erläuterung der Wirkungsweise 55 zweig für das Gleichrichterelement 6. Die Arbeitsweise dargestellt. Dabei ist angenommen, daß der Konden- des Gleichrichterzweiges für das Gleichrichterelement7 sator 26 eine große Kapazität hat, so daß der Brumm ist ähnlich, abgesehen von einer Zeitverzögerung um der Ausgangsgleichspannung vernachlässigt werden eine halbe Periode der gleichzurichtenden Wechselkann, und daß der ohmsche Widerstand der Sättigungs- spannung.

drossel 9 verschwindend klein ist. 60 Da die Drosseln 9,15,10 und 16 tatsächlich einen in

Vor dem Zeitpunkt t_x ist die Sättigungsdrossel 10 der obigen Beschreibung bisher vernachlässigten gesättigt, und das Gleichrichterelement 7 leitet in ohmschen Widerstand haben, ist die Spannung e_x noch bezug auf die Ausgangsgleichspannung. In diesem höher als die Spannung E₀ während der Teilperiode r₂ Zustand ist die Spannung der Anschlußklemme 4 der bis i₄, und der Strom i_e nimmt noch während der Teil-Spannung jE₀ gleich und die Spannung der Anschluß- 65 periode ?₅ bis r₆ ab. Dieser unerwünschte Effekt kann klemme 3 um die doppelte Spannung e_a kleiner als die durch Einstellung der Spannung E_s der Gleichspan-Spannung E₀. Demzufolge ist das Gleichrichterele- nungsquelle 21 auf einen geeigneten Wert ausgeschaltet ment 6 nichtleitend, und der Strom i_a durch die werden. Ebenso kann die Ausgangsspannung des

Gerätes durch Steuerung der Gleichspannungsquelle21 geändert werden.

F i g. 6 zeigt eine Abwandlung der Schaltung nach F i g. 4. Danach haben die Sättigungsdrosseln 9 und 10 neben den Hauptwicklungen 9« und 10« jeweils S Steuerwicklungen 9& und 10». Die jeweils während der nichtleitenden Phase der Gleichrichterelemente 6 und 7 erforderlichen Rückmagnetisierungsströme für die Sättigungsdrosseln 9 und 10 werden über die Steuerkreise zugeführt, die jeweils die Steuerwicklungen 9& bzw. 10& enthalten. Somit können die Rückmagnetisierungswerte der Sättigungsdrosseln 9 und 10 indirekt durch Steuerung der Ströme Z₁ bzw. Z₂ gesteuert werden. In dieser Ausführungsform können die Kennlinien und Schaltelemente der Steuerkreise durch Auswahl der Windungszahlverhältnisse der Wicklungen 9_a und % bzw. 10a und 10& der Sättigungsdrossel 9 und 10 bestimmt werden.

Eine abgeänderte Schaltung mit ähnlicher Wirkungsweise kann dadurch geschaffen werden, daß die Drossein 15 und 16 mit Steuerwicklungen versehen sind, die mit den Sättigungsdrosseln 9 und 10 gekoppelt sind.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist die Spannung der Gleichspannungsquelle 21 kleiner als einige Prozent der Ausgangsgleichspannungii₀. Außerdem können die Sättigungsdrosseln 9 und 10 unter Verwendung geschnittener Magnetkerne hergestellt sein. Folglich kann man leicht einen Hochleistungsgleichrichter herstellen, dessen Ausgangsspannung durch eine kleine Steuerleistung einer Bezugsgleichspannungsquelle gesteuert werden kann, beispielsweise durch die Gleichspannungsquelle 21.

Die F i g. 7, 8 und 9 zeigen abgewandelte Ausführungsformen. Die Ausgangsgleichspannung dieser Gleichrichterschaltungen kann jeweils auf einen im wesentlichen konstanten Wert eingestellt werden, der von Schwankungen der Wechselspannungsquelle unabhängig ist. Dies ist darin begründet, daß die Ströme Z₁ und Z₂ stabilisiert sind, wenn die Ausgangsgleichspannung der Spannung E₃ der Bezugsgleichspannungsquelle 21 gleich ist. Wenn die Ausgangsgleichspannung E₀ ansteigt oder abnimmt, ändern sich die Ströme I₁ und Z₅, so, daß sich die Differenz zwischen den Spaneinen Belastungswiderstand 27 weitergegeben. Die Ausgangsgleichspannung der Schaltung kann unabhängig von Schwankungen der Eingangswechselspannung auf einen konstanten Wert stabilisiert werden. Die Arbeitsweise dieser Schaltung wird unter Bezugnahme auf Spannungs- und Stromkurven gemäß den Fig. 11 A und 11 B erläutert.

Zunächst sei angenommen, daß die Sättigungsdrossel 9 zum Zeitpunt t_x gesättigt ist und daß der Gleichstrom durch die Gleichrichterelemente 6 und 6« fließt. Da die Spannung des Verbindungspunktes 22« während der Teilperiode, in der das Gleichrichterelement 6_a leitet, verschwindet, steigt der Strom i_a der Drossel 15 infolge der Spannung E_s der Gleichspannungsquelle 21 an. Wenn nach dem Zeitpunkt t₂ die Spannung e_x der Anschlußklemme 3 verschwindet und die Spannung e₂ der Anschlußklemme 4 einem Wert —e_x gleich wird, kommen die Gleichrichterelemente 7 und 7« in ihren Leitungszustand, so daß der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 10 durch die Wicklung 10«, das Gleichrichterelement 7, die Drossel 25, den Belastungswiderstand 27, das Gleichrichterelement la und die Wicklung 10«' fließt.

Wenn im Zeitpunkt t₃ die Sättigungsdrossel 10 gesättigt ist, fließt der Gleichstrom durch die Gleichrichterelemente 7 und 7«. Nach dem Zeitpunkt t₃ bleiben die Gleichrichterelemente 6 und 6« noch leitend, da der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 9 durch diese Gleichrichterelemente fließt. Wenn im Zeitpunkt t_t der Strom Z₁ gleich wird, werden die Gleichrichterelemente 6 und 6« nichtleitend, und der Gleichstrom wird von den Gleichrichterelementen7 und la übernommen. Nach dem Zeitpunkt r₄ liegt eine Differenzspannung zwischen der Spannung e₂ und der Spannung E_s an der mit der Drossel 15 in Reihe liegenden Wicklung 9_a' an. Die Sättigungsdrossel 9 wird durch einen unter dem Einfluß dieser Differenzspannung fließenden Strom rückmagnetisiert. Dieser Zustand dauert bis zum Zeitpunkt t_s an, wo die Spannung e₂ der Spannung E_s gleich wird.

Nach dem Zeitpunkt t₅ steigt der Magnetisierungsstrom Z₁ an, da die Spannung E_s höher als die Spannung e₂ während dieser Teilperiode wird. Die Gleichrichterelemente 6 und 6« werden zum Zeitpunkt t_e

nungen E₀ und E_s vermindert. Wenn bei der in F i g. 9

dargestellten Ausführungsform an den jeweiligen 45 leitend, und die Spannung e_a verschwindet im Zeit-Steuerkreisen eine Spannung proportional einer zwi- punkt r₇. Entsprechend steigt der Strom Z₁ steil an. sehen den Anschlußpunkten 28« und 28» erscheinenden Spannung anliegt, wird die Ausgangsgleichspannung E₀ auf einen Wert proportional der Spannung E_s der Gleichspannungsquelle 21 stabilisiert. 50

Fig. 10 zeigt ein Schaltbild eines Einphasen-Brückengleichrichters. In dieser Schaltung sind zwei Sättigungsdrosseln 9 und 10 mit je zwei Hauptwicklungen 9_a und 9a bzw. 10« und 10«' vorgesehen. Diese vier Wicklungen 9«, 9_a', 10« und 10«' sowie die vier Gleichrichterelemente 6, 6«, la sind jeweils in Form einer Brückengleichrichterschaltung aneinander angeschaltet. Die Wicklungen der Sättigungsdrosseln 9 und haben die gleiche Windungszahl und den dargestellten Wicklungssinn, und die Magnetisierungskennlinien der Sättigungsdrosseln 9 und 10 sind, wie in F i g. 2 dargestellt, nicht rechteckf örmig. Beide Steuer-Wenn im Zeitpunkt t₈ der Strom Z₁ den Wert Z_s erreicht, wird die Sättigungsdrossel 9 gesättigt und der Gleichstrom von den Gleichrichterelementen 6 und 6« übernommen.

Nunmehr soll die Ursache beschrieben werden, auf Grund der eine im wesentlichen konstante Ausgangsgleichspannung unabhängig von Schwankungen der Wechselspannung erhalten wird. Zur einfachen Beschreibung werden die folgenden Bezugsgrößen benutzt:

kreise bestehen jeweils aus einer nicht sättigbaren Drossel 15 bzw. 16 und einer in Reihe geschalteten Gleichspannungsquelle 21 und liegen zu den Gleichrichterelementen 6« und 7« parallel. Der Gleichstrom wird über eine aus einer Glättungsdrossel 25 und einem Kondensator 26 bestehende Glättungsschaltung an K₁ — Rechteckfläche zwischen der Spannungslinie E_s und der Nullinie zwischen den Zeitmarken I₁ und i₄ [V· see];

K₂ = die entsprechende Fläche zwischen den Zeitmarken ?₄ und t-, [V · see];

K₃ = die entsprechende Fläche zwischen den Zeitmarken t₇ und t₈ [V · see];

χ = Fläche zwischen der Spannungskurve e₂ und der Nullinie zwischen den Zeitmarken t₃ und i₄ [V-see];

A -— Fläche zwischen der Spannungskurve ~e₀ und der Nullinie zwischen den Zeitmarken t₂ und t₄ [V-see];

M — Fläche zwischen der Spannungskurve ~e₀ und der Nullinie zwischen den Zeitmarken t₂ und ί_β [V · sec] über eine Halbperiode der SpannungP₀;

B = .Fläche zwischen der Spannungskurve e₂ und der Nullinie zwischen den Zeitmarken t_e und t₇ [V-see];

P = ejc'a-,

T --= Wechselspannungsperiode.

Unter Normalbedingungen sind die Rückmagnetisierungs- und Magnetisierungswerte der Drossel 15 gleich, so daß folgende Gleichung gilt:

ΑΙ + K₃ = P (M - A - χ - B - K₂). (1)

Bezüglich der Sättigungsdrossel 9 gilt folgende Gleichung:

A - B = χ + (1 - P) (M - A- x- B- A'₂).

Durch Addition dieser Gleichungen erhält man: K₁ + K₃ + A - B = χ + (M — A—x- B — AT₂) bzw.

2 A = M - (ΑΊ I A₂ + K₃). (3)

Da andererseits die Ausgangsgleichspannung dem Mittelwert der Spannungen C₁ und e₂, deren Gesamtverlauf in F i g. 11 A durch gestrichelte Linien eingezeichnet ist, entspricht, gilt die folgende Beziehung:

E₀ = 2(M-2A)/T. (4)

Mit Gleichung (3) folgt:

E₀ = 2 (AT₁ + K₂ + K₃) IT =2 Es. (5)

Gleichung (5) enthält die Bezugsgröße M, die sich in Abhängigkeit von Schwankungen der Wechselspannung ändert, nicht. Folglich bleibt die Ausgangsgleichspannung E₀ unabhängig von Wechselspannungsschwankungen konstant auf dem Wert 2 E_x.

Fig. 12 zeigt ein Schaltbild eines Dreiphasen-Brückengleichrichters. Bei dieser Schaltung sind an sechs Sättigungsdrosseln 9, 10, 11, 12, 13 und 14 jeweils eines von sechs Gleichrichterelementen 6, 7, 8, 6a, la bzw. 8<j angeschlossen. Diese sechs Serienzweige sind an die Anschlußklemmen 3,4 und 5_α angeschlossen. Sechs jeweils aus einer nicht sättigbaren Drossel 15, 16, 17, 18, 19 bzw. 20 und einer Gleichspannungsquelle 21 bestehende Steuerkreise sind jeweils parallel zu den Gleichrichterelementen 6, 7, 8, 6„, 7_a bzw. 8₀ geschaltet. Jeder Steuerkreis rückmagnetisiert die entsprechende Drossel 9,10,11,12,13 bzw. 14 während der nichtleitenden Phase des betreffenden Gleichrichterelementes. Diese Gleichrichterschaltung arbeitet so, daß die Gleichströme jeweils nacheinander von den drei an die Anschlußklemmen 3, 4 bzw. 5« angeschlossenen Gleichrichterzweigen übernommen werden. Die Ausgangsgleichspannung dieser Schaltung ist eine im wesentlichen konstante Spannung.

Bei den Ausführiingsformen nach den Fig. 1, 4 und 6 können die Glättungsschaltungen weggelassen werden, wenn die Belastung keinen geglätteten Gleichstrom erfordert. Selbstverständlich kann in allen Ausführungsformen eine beliebige Glättungsschaltung benutzt werden, beispielsweise eine Schaltung mit S kapazitivem oder induktivem Eingang. Wenn man die Glättungsschaltung bei den Ausführungsformen nach den F i g. 7, 8, 9, 10 bzw. 12 wegläßt, wird ein Ausgangsgleichstrom mit im wesentlichen konstantem Mittelwert an die Belastung abgeben. Dies hat folgenden Grund. Die Spannungs-Zeit-Flächen einer Halbperiode der Wechselspannung über einer Drossel sind positiv oder negativ, jedoch von gleichem absolutem Wert. Deshalb verschwindet der Spannungsmittelwert über einer solchen Drossel, und die mittlere Ausgangsgleiclispannung ist im wesentlichen proportional bzw. gleich der Spannung der Bezugsspaniuingsquelle bzw. dem doppelten Wert derselben, da die ohmschen Widerstände dieser Drosseln und der Durchlaßwiderstand des Gleichrichterelementes vernachlässigbar klein sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichrichter mit einstellbarer Ausgangsgleichspannung unter Verwendung von nachgeschalteten Drosselspulen mit mindestens einer Sättigungsdrossel und einem Steuerkreis zur Lieferung eines Rückmagnetisierungsstromes für die Sättigungsdrossel während der nichtleitenden Phase des Gleichrichterelementes, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungskennlinie der Sättigungsdrossel (9) nicht rechteckförmig ist und daß der Steuerkreis eine nicht sättigbare Drossel (15, 16, 17, 18, 19 bzw. 20) und in Reihe dazu eine Steuergleichspannungsquelle (21) mit kleinem Innenwiderstand aufweist.

2. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis parallel zu der Sättigungsdrossel (9 bzw. 10) liegt (F i g. 1 und 4).

3. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis einen die Belastung (27) überbrückenden Parallelzweig zu der Sättigungsdrossel (9,10) bildet (F i g. 7 und 8).

4. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis parallel zu dem Gleichrichterelement (6, 7, 8, 6_a, 7₀ bzw. 8_a) liegt (F i g. 12).

5. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerkreis mit einer Zusatzwicklung (9b bzw. 10t) jeder Sättigungsdrossel (9 bzw. 10) einen geschlossenen Stromkreis bildet (Fig. 6 und 9).

6. Gleichrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daßderSteuerkreiseinenGlättungskreis und die Ausgangsbelastung überbrückt (F i g. 9).

7. Gleichrichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Sättigungsdrosseln (9 bzw. 10) mit je zwei Wicklungen (9_a, 9_O' bzw. 10_α, 10_α'), die jeweils an zwei der Einspeisung eines Einphasenwechselstromes dienende Anschlußklemmen (3 und

4) angeschlossen sind, und durch eine Parallelschaltung des jeweiligen Steuerkreises mit den betreffenden Gleichrichterelementen (6« bzw. 7_e) gleicher Durchlaßrichtung (F i g. 10).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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