DE1513899C - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen 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.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 045 522 ist bereits ein Gleichrichter bekannt, bei dem die Rückmagnetisierung der Sättigungsdrossel durch einen Steuerkreis erfolgt, der eine oder mehrere Sättigungsdrosseln in Kaskadenschaltung enthält. Dabei muß die Sättigungsdrossel eine rechteckförmige Hysteresiskennlinie haben, damit die Remanenzflußdichte näherungsweise der Sättigungsflußdichte gleich wird. Dies bedingt die Verwendung einer Sättigungsdrossel mit Ringkern, damit die Remanenzflußdichte groß ist.

Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung des Gleichrichters, daß an das Rechteckigkeitsverhältnis der Sättigungsdrossel keine so hohen Anforderungen gestellt werden müssen. Außerdem soll die Ausgangsgleichspannung bis zu hohen Leistungswerten steuerbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Gleichrichter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Magnetisierungskennlinie der Sättigungsdrossel nicht rechteckförmig ist und daß der Steuerkreis eine nicht sättigbare Drossel und in Reihe dazu eine Steuergleichspannungsquelle mit kleinem Innenwiderstand aufweist.

Die Erfindung ermöglicht die Verwendung von Sättigungsdrosseln mit geschnittenem Kern, welche wesentlich einfacher und preiswerter herzustellen sind. Dies gilt besonders für eine hohe Ausgangsleistung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es stellen dar

F i g. 1, 4, 6, 7, 8, 9, 10 und 12 schematische Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen der Erfindung,

F i g 2 Hysteresiskennlinien einer Sättigungsdrossel in einer Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 3 A, 3 B, 5 A, 5 B, 11 A und 11 B Spannungsund Stromkurven zur Erläuterung der Wirkungsweise verschiedener Ausführungsformen der Erfindung.

F i g. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Einphasen-Halbwellengleichrichters. Bei dieser Ausführungsform wird der Wechselstrom über einen Transformator 2 mit einer Primärwicklung mit den Anschlußklemmen 1_α und U und einer Sekundärwicklung mit den Anschlußklemmen 3 und 4 eingespeist. An die Anschlußklemme 3 ist eine Gleichrichterschaltung aus einer Reihenschaltung eines Gleichrichterelementes 6 und einer Wicklung 9_a einer Sättigungsdrossel 9 angeschlossen. Eine Reihenverbindung einer nicht sättigbaren Drossel 15 und einer Gleichspannungsquelle 21 liegt parallel zu der Sättigungsdrossel 9. Die Ausgangsgleichspannung liegt über die Anschlußklemmen 28_α und 28^ an einem Belastungswiderstand 27. Zwischen die Anschlußklemmen 28_U und 28;, ist ein Glättungskondensator 26 geschaltet.

Die Sättigungsdrossel 9 besitzt eine Hysteresiskennlinie gemäß der Kurven in F i g. 2 in ausgezogenen Linien und kann unter Verwendung eines geschnittenen Magnetkerns mit einem Luftspalt und einer geringen Koerzitivkraft hergestellt werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Kurve α einfach und nicht als Schleife gezeichnet. F.inc in F i g. 2 gestrichelt eingezeichnete Hysteresiskennlinie b gehört zu einer Sättigungsdrossel, die zur Steuerung des Ausgangsgleichstromes in einem herkömmlichen Gleichrichter erforderlich war.

In den F i g. 3 A und 3 B sind die Spannungs- und Stromkurven zur Beschreibung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 1 dargestellt. In diesen Darstellungen ist angenommen, daß der Kondensator 26 eine große Kapazität besitzt, so daß der Brumm in der

ίο Ausgangsgleichspannung vernachlässigt werden kann, und daß der Widerstand der Sättigungsdrossel 9 einen verschwindend kleinen ohmschen Wert hat.

Vor dem Zeitpunkt t_x befindet sich das Gleichrichterelement 6 in nichtleitendem Zustand, so daß der durch die Sättigungsdrossel 9 fließende Strom i_a gleich dem durch die Drossel 15 fließenden Strom /& ist. Die Ströme i_a und it, sollen in diesem Fall einen Wert Z₁ haben und die Gleichspannungsquelle 21 eine verschwindend kleine Spannung. Wenn dabei die ohmsehen Widerstände der Drosseln 9 und 15 -vernachlässigt werden, fließt der Strom /„ der Sättigungsdrossel 9 mit der Größe Z₁ weiter, da in dem die Drossein 9 und 15 und die Gleichspannungsquelle 21 enthaltenden geschlossenen Stromkreis keine elektromotorische Kraft vorhanden ist. Folglich ist die an dem Verbindungspunkt 22 zwischen dem Gleichrichterelement 6 und der Sättigungsdrossel 9 auftretende Spannung e_x der Ausgangsgleichspannung E₀ gleich, da über der Sättigungsdrossel 9 kein Spannungsabfall auftritt.

Nach dem Zeitpunkt Z₁ überschreitetdieSpannung e_a an der Anschlußklemme 3 die Spannung E₀, so daß das Gleichrichterelement 6 in seinen leitenden Zustand kommt. Die Spannung e_t steigt entsprechend der Zunahme der Spannung e_a an. Infolgedessen nimmt der Strom i_a zu und der Strom /& ab, entsprechend F i g. 3 B. Die Stromänderungen durch die Drosseln entsprechen den magnetischen Flußänderungen durch die Drosseln.

Wenn im Zeitpunkt /₂ der Strom i_a einen Wert i_s erreicht, wird die magnetische Flußdichte B der Sättigungsdichte Φ,,, nach F i g. 2 gleich, so daß die gegenelektromotorische Kraft der Sättigungsdrossel 9 verschwindet. Gleichzeitig wird die Spannung e_x der Spannung E₀ gleich, so daß ein großer Strom durch das Gleichrichterelement 6 fließt. Obgleich die Spannung e_a nach dem Zeitpunkt t₃ kleiner als die Spannung E₀ wird, bleibt das Gleichrichterelement 6 in seinem Leitungszustand, so daß die Spannung e_x mit der Spannung e_a übereinstimmt. Dies beruht darauf, daß die Sättigungsdrossel 9 bei Abnahme des Stromes ia unter den Wert /, in den ungesättigten Zustand kommt, wodurch eine gegenelektromotorische Kraft der Drossel 9 wirksam wird, und daß ein Magneti-

sierungsstrom, der mit der Änderung der gegenelektromotorischen Kraft einhergeht, durch die Sättigungsdrossel 9 fließt. Da der Strom /& geringer als der Strom ia ist, fließt ein Differenzstrom durch das Gleichrichterelement 6, das somit in seinem Leitungszustand bleibt.

Während der Teilperiode /abis^wirddieSpannunge, kleiner als die Spannung E₀, so daß der Strom it, ansteigt und der Strom i_a abnimmt. Wenn die Ströme/O und //, im Zeitpunkt t._t gleich groß sind, kommt das Gleichrichterelement 6 in seinen nichtleitenden Zustand, da eine Stromlieferung über das Gleichrichterelement entbehrlich ist. Während einer Teilperiode /₄ bis /₅ sind beide Ströme /„ und it, dem Wert /, gleich,

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und die Drosseln 9 und 15 erzeugen keine gegenelek- Sättigungsdrossel 9 ist dem Strom i_b durch die Drossel tromotorische Kraft, so daß die Spannung e_x der 15 gleich. /„ und ib sollen dann beide den Wert /, haben. Spannung E₀ gleich ist. Im Zeitpunkt Z₅ 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 Z₁ 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_x der Ausgangsgleichspannung E₀ gleich, da an während der Dauer Z₂ bis Z₃ etwas größer als die Span- der Sättigungsdrossel 9 kein Spannungsabfall auftritt, nung E₀. Folglich wird der Strom/'s während dieser Obgleich die Spannung e_a an der Anschlußklemme 3 Teilperiode fortgesetzt kleiner, wiedurchdiegestrichelte nach dem Zeitpunkt Z₁ 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 Z₄, 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_x zusammen mit der Spannung e_a Während der Teilperiode t_ia bis Z₅ vermindert sich an; dabei nimmt der Strom /„ zu und der Strom ii, der Strom Z₁ ebenfalls, so daß sich der Zeitpunkt Z₆, 20 ab. Wenn die entsprechend der Zunahme des Strowo die Sättigungsdrossel 9 gesättigt ist, allmählich mes /„ 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 e_x 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 ib und 15 bedingte unerwünschte Abnahme des Stromes/(, fließt mit einer Größe/₂ während der Teilperiode Z₂ kann durch Einstellung der Spannung £„ der Gleich- bis Z₄ weiter.

Spannungsquelle 21 auf einen geeigneten Wert ausge- Nach dem Zeitpunkt Z₃ überschreitet die Spanschaltet werden. Entsprechend der Einstellung der 30 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 E₈ zu der Summe der ohmschen Wider- gestrichelten Linien in F i g. 5 A eingezeichnete, am stände (A₉ + A₁₅) 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 Z₄, d. h. nach Sättigung der Stromes Z₁ ändern, kann die Ausgangsgleichspannung Drossel 10, fließt jeweils ein Gleichstrom in zwei £₀ durch Einstellung der Spannung E_s der Gleich- Gleichrichterzweigen. Der Leitungszustand des Gleichspannungsquelle 21 gesteuert werden. richterelementes 6 dauert bis zum Zeitpunkt Z₅. 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 /& 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 Spaii-Ausführungsform besteht die Gleichrichterschaltung 45 nung e_x mit der Spannung e_a überein, so daß der aus zwei Reihenzweigen, die jeweils ein Gleichrichter- Strom Z₀ abnimmt und der Strom & ansteigt,
element 6 bzw. 7 und eine Wicklung 9_a bzw. 10_a einer Wenn im Zeitpunkt Z₅ beide Ströme i_a und ib 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 Z₆ an. Zum in F i g. 1. ' Zeitpunkt Z₆ kehrt die Schaltung zu den Arbeitsbein den F i g. 5 A und 5 B sind Spannungs- und dingungen im Zeitpunkt Z₁ 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 GIeichrichterelement7 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 Z₁ ist die Sättigungsdrossel 10 der obigen Beschreibung bisher vernachlässigten gesättigt, und das Gleichrichterelement 7 leitet in ohmschen Widerstand haben, ist die Spannung e, noch bezug auf die Ausgangsgleichspannung. In diesem höher als die Spannung E₀ während der Teilperiode z_a Zustand ist die Spannung der Anschlußklemme 4 der bis Z₁, und der Strom i, nimmt noch während der Teil-Spannung E₀ gleich und die Spannung der Anschluß- 65 periode Z₅ bis z„ ab. Dieser unerwünschte Effekt kann klemme 3 um die doppelte Spannung e_a kleiner als die durch Einstellung der Spannung/T₁, der Gleichspan-Spannung E₀. Demzufolge ist das Gleichrichterele- nungsquclle 21 auf einen geeigneten Wert ausgeschaltet ment 6 nichtleitend, und der Strom i_a durch die werden. Ebenso kann die Ausgangsspamumg 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_a und 10_a jeweils Steuerwicklungen 9b 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. 10b 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 9b bzw. 10a und 10& der Sättigungsdrosseln 9 und 10 bestimmt werden.

Eine abgeänderte Schaltung mit ähnlicher Wirkungsweise kann dadurch geschaffen werden, daß die Drosseln 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 Ausgangsgleichspannung E₀. 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 E₁ der Bezugsgleichspannungsquelle 21 gleich ist. Wenn die Aüsgangsgleichspannung ZT₀ ansteigt oder abnimmt, ändern sich die Ströme Z₁ und Z₂ so, daß sich die Differenz zwischen den Spannungen E₀ und E₈ vermindert. Wenn bei der in F i g. 9 dargestellten Ausführungsform an den jeweiligen Steuerkreisen eine Spannung proportional einer zwischen den Anschlußpunkten 28_a und 28& erscheinenden Spannung anliegt, wird die Ausgangsgleichspannung E₀ auf einen Wert proportional der Spannung E_s der Gleichspannungsquelle 21 stabilisiert.

F i g. 10 zeigt ein Schaltbild eines Einphasen-Brückengleichrichters. In dieser Schaltung sind zwei Sättigungsdrosseln 9 und 10 mit je zwei Hauptwicklungen 9a und 9o' bzw. 10_a und 10_a' vorgesehen. Diese vier Wicklungen 9₀, 9_a', 10_a und 10«' sowie die vier Gleichrichterelemente 6, 6_a, 7_O sind jeweils in Form einer Brückengleichrichterschaltung aneinander angeschaltet. Die Wicklungen der Sättigungsdrosseln 9 und 10 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 rechteckförmig. Beide Steuerkreise bestehen jeweils aus einer nicht sättigbaren Drossel 15 bzw. 16 und einer in Reihe geschalteten Gleichspannungsquelle 21 und liegen zu den Gleichrichterelemcnten 6_a und 7« parallel. Der Gleichstrom wird über eine aus einer Glättungsdrossel 25 und einem Kondensator 26 bestehende Glättungsschaltung an einen 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 Z₁ gesättigt ist und daß der

ίο Gleichstrom durch die Gleichrichterelemente 6 und 6_a fließt. Da die Spannung des Verbindungspunktes 22_a während der Teilperiode, in der das Gleichrichterelement 6a 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 —e₁ gleich wird, kommen die Gleichrichterelemente 7 und 7₀ in ihren Leitungszustand, so daß der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 10 durch die Wicklung 10_a, das Gleichrichterelement 7, die Drossel 25, den Belastungswiderstand 27, das Gleichrichterelement Ί_α und die Wicklung 10_a' fließt.

Wenn im Zeitpunkt t₃ die Sättigungsdrossel 10 gesättigt ist, fließt der Gleichstrom durch die Gleichrichterelemente 7 und T_a. Nach dem Zeitpunkt /₃ bleiben die Gleichrichterelemente 6 und 6_O noch leitend, da der Magnetisierungsstrom der Sättigungsdrossel 9 durch diese Gleichrichterelemente fließt.

Wenn im Zeitpunkt /₄ der Strom Z₁ gleich wird, werden die Gleichrichterelemente 6 und 6_a nichtleitend, und der Gleichstrom wird von den Gleichrichterelementen7 und la übernommen. Nach dem Zeitpunkt /₄ 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 /₅ an, wo die Spannung e₂ der Spannung E₈ gleich wird.

Nach dem Zeitpunkt t_s steigt der Magnetisierungsstrom Z₁ an, da die Spannung E_s höher als die Spannung e₂ während dieser Teilperiode wird. Die Gleichrichterelemente 6 und 60 werden zum Zeitpunkt r_e leitend, und die Spannung e_a verschwindet im Zeitpunkt t₇. Entsprechend steigt der Strom Z₁ steil an. Wenn im Zeitpunkt /₈ der Strom Z₁ den Wert Z₈ 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 Be-Schreibung werden die folgenden Bezugsgrößen benutzt:

K₁ = Rechteckfläche zwischen der Spannungslinie E, und der Nullinie zwischen den Zeitfnarken Z₁ und t_t [V -see];

K₂ = die entsprechende Fläche zwischen den Zeitmarken t_t und /₇ [V · see];

K₃ = die entsprechende Fläche zwischen den Zeitmarken t-, und /₈ [V · see];

.ν = Fläche zwischen der Spannungskurve e₂ und der Nullinie zwischen den Zeitmarken /₃ und Z₄ [V-see];

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

M = Fläche zwischen der Spannungskurve — e₀ und der Nullinie zwischen den Zeitmarken t₂ und t_e [V · see] über eine Halbperiode der Spannung^,,;

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

P = e₂/e_a;

T = Wechselspannungsperiode.

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

K₁ + K₃ = P(M- A-x- B - K₂). (1)

Bezüglich der Sättigungsdrossel 9 gilt folgende Gleichung:

A - B = χ + (1 - P) (M - A - χ - B - K₂).

Durch Addition dieser Gleichungen erhält man: K₁ + K₃ + A- B = χ+ (M- A-x- B- K₂) bzw.

2A = M-(K₁ +K₂ + K₃). (3)

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

E₀ = 2(M-2 A)/T. Mit Gleichung (3) folgt:

K₃)/T=2E_s.

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_s.

F i g. 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, Ta bzw. 8<j angeschlossen. Diese sechs Serienzweige sindandieAnschlußkIemmen3,4und5_aangeschlossen. 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_O, 7_O bzw. 8₀ geschaltet. Jeder Steuerkreis rückmagnetisiert die entsprechende Drossel 9,10,11,12,13 bzw. 14 während der nichtleitenden Phase des betreffenden Gfeichrichterelementes. Diese Gleichrichterschaltiing arbeitet so, daß die Gleichströme jeweils nacheinander von den drei an die Anschlußklemmen 3, 4 bzw. 5_a angeschlossenen Gleichrichterzweigen übernommen werden. Die Ausgangsglcichspannung dieser Schaltung ist eine im wesentlichen konstante Spannung.

Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 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 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 Spannungsmittel wert über einer solchen Drossel, und die mittlere Ausgangsgleichspannung ist im wesentlichen proportional bzw. gleich der Spannung der Bezugsspannungsquelle bzw. dem doppelten Wert derselben, da die ohmschen Widerstände dieser Drosseln und der Durchlaßwiderstand des Gleichrichterelementes vernachlässigbaf klein sind.

Claims (7)

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 (Fi g. 7 und 8).

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

5. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerkreis mit einer Zusatzwicklung (9» bzw. IOö) jeder Sättigungsdrossel (9 bzw. 10) einen geschlossenen Stromkreis

bildet (F i g. 6 und 9).

6. Gleichrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daßderSteuerkreiseinen Glättungskreis 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_a' bzw. 10„, 10_a'), 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_α bzw. 7_O) gleicher Durchlaßrichtung (F i g. 10).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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