DE19854567A1

DE19854567A1 - Method of controlling a rectifier circuit and rectifier circuit

Info

Publication number: DE19854567A1
Application number: DE19854567A
Authority: DE
Inventors: Ole Bachmann; Nils-Ole Harvest
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Danfoss Power Solutions Parchim GmbH
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-06-08
Also published as: AU1375500A; WO2000031862A3; WO2000031862A2

Abstract

The invention relates to a method for controlling a rectifier circuit and to a corresponding rectifier circuit. Said rectifier circuit has a rectifier (2) in series with an inductor (4), a diode (5) and a load (6). A capacitor (7) is arranged parallel to the load (6) and a controlled switch (8) is arranged parallel to the series connection of the diode (5) and load (6). Said switch is connected to a control device (9) which produces a control signal using the voltage (U3) through the load. The aim of the invention is to improved the efficiency. The control device (9) has a phase displacement device (12) which effects a phase displacement of the alternating component of the voltage (U3) through the load in the order of magnitude of 270 degrees. This allows the direct voltage signal that is used for obtaining a control signal for the switch (8) to be superposed by an alternating voltage signal whose frequency corresponds to the frequency of the ripple at the output of the rectifier (2) and which has a phase difference in relation to the ripple that is less than a predetermined measure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Gleichrichterschaltung mit einem Gleichrichter und ei ner Last, bei dem mindestens ein Schalter zum gesteuer ten Aufrechterhalten eines Stromflusses durch den Gleichrichter betätigt wird und das zum Betätigen not wendige Signal mit Hilfe eines Gleichspannungssignals erzeugt wird, das aus der Spannung über der Last ermit telt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Gleich richterschaltung mit einem Gleichrichter in Reihe mit einer Induktivität einer Diode und einer Last, bei der parallel zur Last eine Kapazität und parallel zur Rei henschaltung aus Diode und Last ein gesteuerter Schal ter angeordnet ist, der mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die mit Hilfe der Spannung über der Last ein Steuersignal erzeugt, und eine Gleichrichterschal tung mit einem Gleichrichter, der parallel zu einer Ka pazität und zu einer Last angeordnet ist, und dessen Eingang mit einer Induktivität verbunden ist, wobei ei ne Schalteranordnung mit der Induktivität verbunden ist, die mindestens einen gesteuerten Schalter auf weist, der mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die mit Hilfe der Spannung über der Last ein Steuersi gnal erzeugt.The invention relates to a method for controlling a Rectifier circuit with a rectifier and egg ner load, with at least one switch to control Maintaining a current flow through the Rectifier is operated and that is not necessary to operate agile signal with the help of a DC voltage signal is generated, which derives from the voltage across the load is communicated. Furthermore, the invention relates to an equal rectifier circuit with a rectifier in series with an inductance of a diode and a load at which a capacity parallel to the load and parallel to the Rei connected circuit from diode and load a controlled scarf ter is arranged with a control device connected by means of the voltage across the load generates a control signal, and a rectifier scarf with a rectifier, which is parallel to a Ka capacity and arranged to a load, and its Input is connected to an inductance, where ei ne switch assembly connected to the inductor is the at least one controlled switch on points, which is connected to a control device, which with the help of the voltage across the load is a control generated.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Gleich richterschaltung sind aus EP 0 669 703 A2 bekannt.Such a method and such an equal rectifier circuit are known from EP 0 669 703 A2.

Mit einer derartigen Gleichrichterschaltung versucht man, die Rückwirkungen der Last über den Gleichrichter auf das speisende Netz klein zu halten. Wenn man auf den Schalter verzichtet, besteht die Gefahr, daß der Strom impulsartige Rückwirkungen auf das speisende Netz erzeugt. Mit Hilfe des Schalters wird hingegen dafür gesorgt, daß immer ein gewisser Stromfluß durch den Gleichrichter und die nachfolgende Induktivität auf rechterhalten wird. Dies hat den Vorteil, daß die Rück wirkungen auf das speisende Netz im Hinblick auf eine Erhöhung des Oberwellengehalts klein gehalten werden. Die Netzbelastung mit Oberwellen sinkt.Tried with such a rectifier circuit one, the repercussions of the load on the rectifier to keep small on the feeding network. If you look at dispenses with the switch, there is a risk that the Current impulsive effects on the supply network generated. With the help of the switch, however, is for it made sure that there was always a certain current flow through the Rectifier and the subsequent inductance is maintained. This has the advantage that the back effects on the feeding network with regard to a Increase in harmonic content can be kept small. The network load with harmonics drops.

Im bekannten Fall verwendet man zur Erzeugung eines Steuersignals für den Schalter die Spannung über der Last, also eine geglättete Gleichspannung. Diese Gleichspannung wird geteilt und dann mit einer Refe renzspannung verglichen. Die Differenz zwischen der Re ferenzspannung und der an der Last anliegenden Spannung bzw. des entsprechenden Teils gilt als Kriterium dafür, wann der Schalter betätigt werden muß. Am Eingang des Gleichrichters ergibt sich dann ein Stromverlauf, der annähernd trapezförmig ist, d. h. außerhalb einer An stiegsflanke und einer Abstiegsflanke bleibt der Strom konstant. Damit werden die Oberwellen im Strom redu ziert und der Wirkungsgrad steigt.In the known case, one is used to generate a Control signal for the switch the voltage across the Load, i.e. a smoothed DC voltage. This DC voltage is divided and then with a refe limit voltage compared. The difference between the re reference voltage and the voltage applied to the load or the corresponding part is the criterion for when the switch must be operated. At the entrance of the Rectifier then results in a current profile that is approximately trapezoidal, d. H. outside of an area The current remains on the rising edge and a falling edge constant. This reduces the harmonics in the current adorns and the efficiency increases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungs grad noch weiter zu verbessern.The invention is based, the effect to improve even further.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge nannten Art dadurch gelöst, daß dem Gleichspannungs signal ein Wechselspannungssignal überlagert wird, des sen Frequenz mit der Frequenz der Welligkeit am Ausgang des Gleichrichters übereinstimmt und das eine Phasen differenz zur Welligkeit aufweist, die kleiner als ein vorbestimmtes Maß ist.This task is ge in a process of the beginning named type solved in that the DC voltage signal an AC voltage signal is superimposed on the frequency with the frequency of the ripple at the output of the rectifier and the one phases difference to ripple that is less than one is a predetermined measure.

Zum leichteren Verständnis wird zunächst der stationäre Fall betrachtet, bei dem sich an der Last keine größe ren Änderungen ergeben. Das zum Steuern des Schalters verwendete Spannungssignal ist also konstant. In glei cher Weise ist dann auch der Strom am Eingang des Gleichrichters bis auf kurze Abschnitte am Anfang und am Ende einer jeden Halbwelle konstant. Wenn man nun der aus der Lastspannung gewonnenen Gleichspannung ein Wechselspannungssignal überlagert, dessen Frequenz mit der Welligkeit am Ausgang des Gleichrichters überein stimmt und dessen Phasenlage ebenfalls im wesentlichen, wenn auch nicht genau, mit der Phasenlage der Wellig keit am Ausgang des Gleichrichters übereinstimmt, dann erhält man ein Steuersignal, das gleichlaufend mit der Welligkeit der Gleichrichterausgangsspannung eine Wel ligkeit aufweist. Wenn man ein derartiges Signal bei spielsweise auf die gleiche Art und Weise verarbeitet, wie dies aus EP 0 669 703 A2 bekannt ist, dann erhält man einen Stromverlauf, der nicht mehr über eine Halb welle konstant ist, sondern in der Mitte einer jeden Halbwelle oder Halbperiode "ausgebeult" ist, d. h. einen bogenförmigen Verlauf aufweist, der einer Sinusform stärker angenähert ist als die Rechteck- oder Tra pezform. Damit bekommt der Strom durch die Induktivität eine größere Ähnlichkeit mit der Sinusform. Das Ergeb nis ist eine noch größere Annäherung an einen Lei stungsfaktor von 1, d. h. der Wirkungsgrad der Schaltung wird noch weiter verbessert.To make it easier to understand, first the stationary one Considered case where there is no size on the load changes. That to control the switch The voltage signal used is therefore constant. In the same cher way is then also the current at the entrance of the Rectifier except for short sections at the beginning and constant at the end of each half-wave. If you now the DC voltage obtained from the load voltage AC signal superimposed whose frequency with the ripple at the output of the rectifier true and its phase position also essentially, if not exactly, with the phase position of the wavy speed at the output of the rectifier, then you get a control signal that coincides with the Ripple of the rectifier output voltage a wel has lightness. When you get such a signal processed in the same way for example, as is known from EP 0 669 703 A2, then obtained you have a current that is no longer over a half wave is constant, but in the middle of each Half wave or half period is "bulged", i. H. one has an arcuate course that is sinusoidal is more approximate than the rectangle or tra pezform. So that the current gets through the inductance a greater similarity to the sin shape. The result nis is an even closer approach to a lei performance factor of 1, d. H. the efficiency of the circuit will be further improved.

Vorzugsweise wird das Wechselspannungssignal mit Hilfe der Welligkeit gewonnen. Wenn man die Welligkeit direkt ausnutzt, um das Wechselspannungssignal zu gewinnen, stellt man sicher, daß das Wechselspannungssignal die gleiche Frequenz wie die Welligkeit hat. Die Welligkeit hat bei einem Vollwellengleichrichter die doppelte und bei einem Halbwellengleichrichter die gleiche Frequenz wie das speisende Netz. Darüber hinaus stellt man dann, wenn das Wechselspannungssignal aus der Welligkeit ge wonnen wird, auch eine entsprechende Phasenbeziehung sicher, so daß der Aufwand bei der weiteren Verarbei tung klein gehalten wird.The alternating voltage signal is preferably by means of won the ripple. If you look at the ripple directly exploits to obtain the AC signal, one makes sure that the AC signal same frequency as the ripple. The ripple has double and with a full wave rectifier the same frequency for a half-wave rectifier like the feeding network. In addition, when the AC voltage signal from the ripple ge is won, also a corresponding phase relationship sure, so that the effort in further processing tion is kept small.

Vorzugsweise wird das Wechselspannungssignal mit Hilfe der Spannung über der Last gewonnen. Damit nutzt man die Lastspannung zweifach aus, nämlich zum einen für die Gewinnung eines Kriteriums, wann der Schalter betä tigt werden soll, und zum anderen für die Gewinnung des Wechselspannungssignals. Es ist also kein zweiter Span nungsabgriff mehr notwendig.The alternating voltage signal is preferably by means of the tension over the load gained. So you use the load voltage is twofold, namely for the acquisition of a criterion when the switch is actuated should be done, and on the other hand for the extraction of the AC signal. So it's not a second span tap is no longer necessary.

Vorzugsweise wird die Spannung über der Last invertiert und einer weiteren Phasenverschiebung um 90 Grad unter worfen. Der Last ist üblicherweise eine Kapazität par allelgeschaltet, die zu einer Glättung der Ausgangs spannung des Gleichrichters beiträgt. Diese Kapazität, beispielsweise ein Kondensator, führt aber zu einer Phasenverschiebung der Welligkeit um 90 Grad. Wenn man nun die Spannung über der Last invertiert, kommt eine weitere Phasenverschiebung um 180 Grad hinzu. Mit einer weiteren Phasenverschiebung um etwa 90 Grad erreicht man insgesamt eine Phasenverschiebung um 360 Grad, oder mit anderen Worten, eine Übereinstimmung der Phasenla gen. Die Abweichung von einer Periode spielt auf jeden Fall keine Rolle im stationären Fall. Im Falle von Laständerungen sind in der Regel auch keine größeren negativen Auswirkungen zu befürchten.The voltage across the load is preferably inverted and another phase shift 90 degrees below throw. The load is usually a capacity par switched allelic, leading to a smoothing of the output voltage of the rectifier contributes. This capacity, for example a capacitor, but leads to one Phase shift of the ripple by 90 degrees. If now the voltage over the load is inverted, one comes further phase shift by 180 degrees. With a another phase shift of about 90 degrees you have a total phase shift of 360 degrees, or in other words, a match of the phases The deviation from one period plays on everyone Case no role in the stationary case. In case of Changes in load are generally not major fear negative effects.

Vorzugsweise wird die Phasenverschiebung durch eine Filterung erzielt. Ein Filter hat in der Regel eine Phasenverschiebung. Man kann nun die Abschneide- oder Grenzfrequenz des Filters so legen, daß genau die ge wünschte Phasenverschiebung erzielt wird. Dies ist mög lich, weil die Frequenz der Welligkeit bekannt ist.The phase shift is preferably determined by a Filtering achieved. A filter usually has one Phase shift. You can now cut off or Set the cutoff frequency of the filter so that exactly the ge desired phase shift is achieved. This is possible Lich because the frequency of the ripple is known.

Vorzugsweise wird zum Filtern ein RC-Filter verwendet. Dies ist eine relativ einfache Ausgestaltung, die sich mit wenigen Bauelementen realisieren läßt.An RC filter is preferably used for filtering. This is a relatively simple design can be realized with a few components.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Schalter bei vorbestimmten Betriebszuständen offengehalten wird. Diese Ausgestaltung führt auch dann zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades, wenn dem Gleichspannungssignal zum Steuern des Schalters kein Wechselspannungssignal überlagert wird. Wenn der Schal ter offen gehalten wird, dann fließt kein Strom "ungenutzt" an der Last vorbei. Dementsprechend steigt der Wirkungsgrad.In an advantageous embodiment, that the switch at predetermined operating conditions is kept open. This configuration also leads to improve efficiency if the DC signal to control the switch none AC voltage signal is superimposed. If the scarf is kept open, then no current flows "unused" past the load. Accordingly increases the efficiency.

Eine negative Rückwirkung der Oberwellen auf den Netz strom ist insbesondere dann nicht zu befürchten, wenn der vorbestimmte Betriebszustand durch das Unterschrei ten einer vorbestimmten Belastung definiert ist. In diesem Fall ist nämlich die Amplitude des Stromes nied rig. Da die Amplituden der Oberwellen mit der Strom amplitude zusammenhängen, erreicht man durch eine Ab senkung der Stromamplitude auch eine Absenkung der Oberwellenamplituden. Insbesondere im Normalbetrieb, wenn ein Startvorgang abgeschlossen ist, kann man auf eine Leistungsfaktorkorrektur vielfach verzichten. Bei spielsweise dann, wenn die Gleichrichterschaltung zur Versorgung eines Kompressors in einer Kleinkältemaschi ne verwendet wird, benötigt man beim Starten der Ma schine wesentlich mehr Leistung als im eingeschwungenen oder Dauer-Betrieb. Dies gilt auch dann, wenn die Last nicht unmittelbar durch den Motor gebildet wird, son dern durch einen Wechselrichter, der seinerseits fre quenzgesteuert den Motor antreibt.A negative effect of the harmonics on the network There is particularly no fear of electricity if the predetermined operating state by the undercut a predetermined load is defined. In in this case the amplitude of the current is low rig. Because the amplitudes of the harmonics with the current amplitude, can be achieved by an Ab lowering the current amplitude also lowering the Harmonic amplitudes. Especially in normal operation, when a startup is complete you can click on often do without a power factor correction. At for example, when the rectifier circuit for Supply of a compressor in a small refrigerator ne is used when starting the measurement seem much more power than in the steady or continuous operation. This also applies when the load is not formed directly by the engine, son by an inverter, which in turn fre drives the motor with sequence control.

Die Aufgabe wird bei einer Gleichrichterschaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Steuer einrichtung eine Phasenverschiebungseinrichtung auf weist, die eine Phasenverschiebung des Wechselanteils der Spannung über der Last in der Größenordnung von 270 Grad bewirkt.The task is with a rectifier circuit type mentioned solved in that the tax device on a phase shift device has a phase shift of the alternating component the voltage across the load on the order of 270 Degrees.

Wie oben im Zusammenhang mit dem Verfahren ausgeführt, bewirkt der Kondensator oder der Kapazität, die der Last parallelgeschaltet ist, bereits eine Phasendrehung der Welligkeit um 90 Grad. Wenn man hierzu weitere 270 Grad addiert, erhält man eine Phasenverschiebung um 360 Grad oder - bei eingeschwungenem Betrieb - eine Phasen verschiebung von Null. Hierbei müssen die Phasenlagen nicht exakt übereinstimmen. Es reicht aus, wenn eine vorbestimmte Differenz, beispielsweise 15 Grad, nicht überschritten wird. Im Rahmen derartiger Grenzen ist der Stromverlauf einer Sinusform ähnlich genug, um den Oberwellengehalt klein zu halten. Diese Vorgehensweise ist von der konkreten Art der verwendeten Gleich richterschaltung weitgehend unabhängig.As stated above in connection with the procedure, causes the capacitor or the capacitance that the Load is connected in parallel, a phase shift the ripple by 90 degrees. If you add another 270 If you add degrees, you get a phase shift of 360 Degree or - in steady operation - a phase zero shift. Here, the phase positions do not match exactly. It is enough if one predetermined difference, for example 15 degrees, not is exceeded. Is within such limits the current flow of a sinusoidal shape similar enough to the Keep harmonic content low. This approach is of the concrete type of equal used judge switching largely independent.

Vorzugsweise weist die Phasenverschiebungseinrichtung einen Inverter und ein Filter auf. Der Inverter bewirkt eine Phasenverschiebung um 180 Grad. Das Filter wird für die noch benötigten 90 Grad verwendet. Dies ist auf einfache Weise dadurch realisierbar, daß die Grenz- oder Abschneidefrequenz des Filters so auf die Frequenz der Welligkeit bzw. des Wechselanteils der Spannung über der Last abgestimmt wird, daß sich die entspre chende Phasenverschiebung ergibt.The phase shift device preferably has an inverter and a filter. The inverter does a phase shift of 180 degrees. The filter will used for the 90 degrees still needed. This is on easily realized in that the limit or Cutoff frequency of the filter so the frequency the ripple or the alternating component of the voltage is matched over the load that the correspond appropriate phase shift results.

Vorzugsweise ist das Filter als RC-Filter ausgebildet. Ein derartiges Filter läßt sich beispielsweise bequem in der Rückkopplung eines Verstärkers unterbringen, der als Inverter verwendet wird.The filter is preferably designed as an RC filter. Such a filter can be conveniently, for example accommodate in the feedback of an amplifier that is used as an inverter.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß eine Belastungsmeßeinrichtung vorgesehen ist, die bei Unterschreiten einer vorbestimmten Belastung den Schal ter deaktiviert. Diese Belastungsmeßeinrichtung ist auch ohne die Phasenverschiebungseinrichtung einsetz bar. Sie bewirkt, daß dann, wenn die Stromamplituden und damit auch die Amplituden der Oberwellen des Stro mes klein sind, die Leistungsfaktorkorrektur abgeschal tet wird.In a preferred embodiment it is provided that a load measuring device is provided which at Fall below a predetermined load the scarf ter deactivated. This load measuring device is also use without the phase shifting device bar. It causes when the current amplitudes and with it the amplitudes of the harmonics of the Stro mes are small, the power factor correction is removed is tested.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich nung näher beschrieben. Hierin zeigen:The invention is preferred below on the basis of one th embodiment in connection with the drawing described in more detail. Show here:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schal tungsanordnung, Fig. 1 is a schematic representation of processing arrangement of a scarf,

Fig. 2 verschiedene Kurven zur Darstellung von Strom- und Spannungsverläufen und Fig. 2 different curves to illustrate current and voltage profiles and

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer abgewan delten Schaltungsanordnung. Fig. 3 is a schematic representation of a modified circuit arrangement.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung 1 mit einem Gleichrichter 2, der im vorliegenden Fall als Vollwel lengleichrichter ausgebildet ist. Der Gleichrichter 2 wird von einem Netz 3 gespeist, beispielsweise einem Wechselstromnetz mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung U1 von beispielsweise von 230 V. Der Strom des Netzes 3 ist dementsprechend ein Wechselstrom I1. Fig. 1 shows a circuit arrangement 1 with a rectifier 2 , which is formed in the present case as a full wave rectifier. The rectifier 2 is fed by a network 3 , for example an AC network with a frequency of 50 Hz and a voltage U1 of, for example, 230 V. The current of the network 3 is accordingly an AC current I1.

Der Ausgang des Gleichrichters 2 ist über eine Spule 4 oder eine entsprechende Induktivität und eine Diode 5 mit einer Last 6 verbunden. Parallel zur Last 6 ist ein Kondensator 7 oder eine andere Kapazität angeordnet.The output of the rectifier 2 is connected to a load 6 via a coil 4 or a corresponding inductor and a diode 5 . A capacitor 7 or another capacitance is arranged parallel to the load 6 .

Die Last 6 kann mehr oder weniger beliebig ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise auch durch einen Wechsel richter gebildet werden, der seinerseits wieder einen elektrischen Motor frequenzgesteuert speist, wobei der Motor beispielsweise dazu eingesetzt werden kann, einen Kompressor einer Kleinkältemaschine anzutreiben.The load 6 can be designed more or less arbitrarily. It can also be formed, for example, by an inverter, which in turn feeds an electric motor in a frequency-controlled manner, wherein the motor can be used, for example, to drive a compressor of a small refrigerator.

Am Ausgang des Gleichrichters 2 ergibt sich dementspre chend eine Spannung U2 und ein Strom I2.At the output of the rectifier 2 there is accordingly a voltage U2 and a current I2.

Ohne zusätzliche Maßnahmen würde nun der Strom den Kon densator 7 bis auf die Spannung U2 aufladen. Da die Di ode 5 den Strom nur dann durchläßt, wenn die Spannung U2 größer ist als die Spannung U3 über der Last bzw. dem Kondensator 7, ergibt sich ohne zusätzliche Maßnah men kein gleichmäßiger Fluß des Stromes I2. Dieser wird vielmehr nur in der Mitte einer jeden Halbwelle flie ßen, was negative Auswirkungen auf den Netzstrom I1 ha ben kann. Dort ergeben sich dann unerwünscht hohe Ober wellengehalte.Without additional measures, the current would charge the capacitor 7 up to the voltage U2. Since the diode 5 only lets the current through when the voltage U2 is greater than the voltage U3 across the load or the capacitor 7 , there is no uniform flow of the current I2 without additional measures. Rather, it will only flow in the middle of each half-wave, which can have negative effects on the mains current I1. There are then undesirably high upper shaft contents.

Um dieser Erscheinung entgegenzuwirken, ist parallel zu der Reihenschaltung aus Diode 5 und der Parallelschal tung aus Last 6 und Kondensator 7 ein Schalter 8 ange ordnet, der mit Hilfe einer Steuereinrichtung 9 gesteu ert wird, d. h. die Steuereinrichtung 9 öffnet und schließt den Schalter. Dadurch ist es möglich, einen Stromfluß auch in solchen Zeitabschnitten aufrechtzuer halten, in denen die Spannung U2 kleiner als die Span nung U3 ist. Diese Vorgehensweise ist im Prinzip aus EP 0 669 703 A2 bekannt. Eine derartige Schaltung wird auch als "Boost Converter" oder "Aufwärtswandler" be zeichnet.To counteract this phenomenon, a switch 8 is arranged in parallel with the series circuit of diode 5 and the parallel circuit from load 6 and capacitor 7, which is controlled by means of a control device 9 , ie the control device 9 opens and closes the switch. This makes it possible to maintain a current flow even in periods of time in which the voltage U2 is less than the voltage U3. This procedure is known in principle from EP 0 669 703 A2. Such a circuit is also known as a "boost converter" or "step-up converter".

Die Steuereinrichtung 9 weist eine Stromerfassungsein richtung 10 auf, die mit einer Auswerteeinrichtung 11 verbunden ist. Die Stromerfassungseinrichtung 10 erfaßt den Strom durch den Schalter 8.The control device 9 has a current detection device 10 , which is connected to an evaluation device 11 . The current detection device 10 detects the current through the switch 8 .

Ferner weist die Steuereinrichtung 9 eine Spannungser fassungseinrichtung 12 auf, die die Spannung U3 ermit telt. Die Spannungserfassungseinrichtung weist einen Spannungsteiler 13 auf, der beispielsweise durch zwei ohmsche Widerstände 14, 15 gebildet ist. Am Mittelab griff 16 des Spannungsteilers 13 liegt dementsprechend eine Spannung U4 an, die dem invertierenden Eingang ei nes Verstärkers 17 zugeführt wird. Der nichtinvervie rende Eingang des Verstärkers 17 ist mit einer Refe renzspannungsquelle 18 verbunden, die eine Gleichspan nung abgibt. Zwischen dem invertierenden Eingang und dem nichtinvervierenden Eingang des Verstärkers 17 stellt sich dann eine Spannung U5 ein.Furthermore, the control device 9 has a voltage detection device 12 which detects the voltage U3. The voltage detection device has a voltage divider 13 , which is formed, for example, by two ohmic resistors 14 , 15 . At the Mittelab handle 16 of the voltage divider 13 is accordingly a voltage U4, which is fed to the inverting input egg nes amplifier 17 . The non-inverting input of the amplifier 17 is connected to a reference voltage source 18 which outputs a direct voltage. A voltage U5 is then established between the inverting input and the non-inverting input of the amplifier 17 .

Der Ausgang 19 des Verstärkers 17 ist über eine Paral lelschaltung aus einem Widerstand R und einem Kondensa tor C mit dem invertierenden Eingang verbunden. Dement sprechend weist die Spannungserfassungseinrichtung 12 nicht nur einen Inverter auf, sondern auch einen RC- Filter. Am Ausgang 19 der Spannungserfassungseinrich tung 12, der mit dem Ausgang des Verstärkers 17 iden tisch ist, ergibt sich eine Spannung U6, die einer Ver gleichereinrichtung 20 zugeführt wird. Die Verglei chereinrichtung 20 vergleicht die Ausgangsspannung U7 der Stromauswerteeinrichtung 11 mit der Spannung U6 der Spannungserfassungseinrichtung 12. Wenn die Spannung U7 auf den Wert der Spannung U6 angestiegen ist, dann wird der Schalter geöffnet. Eine vorbestimmte Zeit nach dem Öffnen des Schalters kann der Schalter wieder geschlos sen werden.The output 19 of the amplifier 17 is connected via a parallel circuit comprising a resistor R and a capacitor C to the inverting input. Accordingly, the voltage detection device 12 not only has an inverter, but also an RC filter. At the output 19 of the voltage detection device 12 , which is identical to the output of the amplifier 17 , there is a voltage U6 which is fed to a comparing device 20 . The comparison device 20 compares the output voltage U7 of the current evaluation device 11 with the voltage U6 of the voltage detection device 12 . When the voltage U7 has risen to the value of the voltage U6, the switch is opened. A predetermined time after opening the switch, the switch can be closed again.

Fig. 2 zeigt nun in verschiedenen Darstellungen einzel ne Spannungs- und Stromverläufe. Fig. 2 shows in various representations individual ne voltage and current profiles.

In Fig. 2a ist die Netzspannung U1 und der Netzstrom I1 dargestellt, und zwar über jeweils eine volle Periode, die bei einer Frequenz 50 Hz 20 ins beträgt. In Fig. 2a ist zusätzlich die Ausgangsspannung U2 des Gleichrich ters 2 eingetragen, die in der ersten Halbperiode mit U1 übereinstimmt.In Fig. 2a the supply voltage U1, and the line current I1 is shown, namely a full period on each, which is at a frequency 50 Hz 20 ins. In Fig. 2a, the output voltage U2 of the rectifier age 2 is also entered, which corresponds to U1 in the first half period.

Fig. 2b zeigt die Spannung U3, d. h. die Spannung über der Last 6. Es ist zu erkennen, daß die Spannung U3 ei ne Gleichspannung mit einer Welligkeit ist, die eine doppelt so hohe Frequenz wie die Spannung U1 aufweist. FIG. 2b shows the voltage U3, the voltage that is above the load 6. It can be seen that the voltage U3 is a direct voltage with a ripple which has a frequency twice as high as the voltage U1.

Die Welligkeit der Spannung U3 ist gegenüber der nicht näher dargestellten Welligkeit der Spannung U2 um etwa 90 Grad phasenverschoben. Diese Phasenverschiebung er gibt sich insbesondere durch die Kapazität 7.The ripple of the voltage U3 is phase-shifted by approximately 90 degrees compared to the ripple of the voltage U2, which is not shown in any more detail. This phase shift is given in particular by the capacitance 7 .

Fig. 2c zeigt nun die Spannung U5, d. h. die Differenz zwischen der Spannung der Referenzspannungsquelle 18 und der Spannung U3. Diese Differenz ist um 180 Grad gegenüber der Welligkeit der Spannung U3 verschoben. Ferner zeigt Fig. 2c die Spannung U6 am Ausgang 19 der Spannungserfassungseinrichtung 12. Aufgrund des RC- Gliedes ist die Spannung U6 gegenüber der Spannung US noch einmal um 90 Grad phasenverschoben. Die Spannung U6 ist damit in Phase mit der Spannung U2 am Ausgang des Gleichrichters 2. Fig. 2c now shows the voltage U5, ie the difference between the voltage of the reference voltage source 18 and the voltage U3. This difference is shifted by 180 degrees with respect to the ripple of the voltage U3. Further, Fig. 2c shows the voltage U6 at output 19 of the voltage detecting means 12. Due to the RC element, the voltage U6 is again phase-shifted by 90 degrees compared to the voltage US. The voltage U6 is thus in phase with the voltage U2 at the output of the rectifier 2 .

Wenn nun die Spannung U6 dafür verwendet wird, den Schalter 8 zu steuern, dann erhält der Netzstrom I1 ei ne Form, die sich von einem Rechteckblock oder Tra pezblock aus, wie er aus EP 0 669 703 A2 bekannt ist, stärker eine Sinusform annähert, wie dies aus Fig. 2a ersichtlich ist. Hierbei ist es nicht unbedingt erfor derlich, daß der Strom 11 genau in Phase mit der Span nung U1 ist. Dementsprechend ist es auch nicht erfor derlich, daß die Spannung U6 genau in Phase mit der Spannung U2 liegt. Kleinere Abweichungen von beispiels weise 15 Grad sind durchaus zulässig. Durch die Annähe rung des Stromes 11 an einen sinusförmigen Verlauf läßt sich jedoch der Oberwellengehalt des Stromes I1 weiter vermindern.If the voltage U6 is now used to control the switch 8 , then the mains current I1 takes on a shape which approximates a sinusoidal shape from a rectangular block or trapezoidal block, as is known from EP 0 669 703 A2, as can be seen from Fig. 2a. It is not absolutely necessary that the current 11 is in phase with the voltage U1. Accordingly, it is also not neces sary that the voltage U6 is exactly in phase with the voltage U2. Small deviations from 15 degrees, for example, are entirely permissible. However, by approximating the current 11 to a sinusoidal curve, the harmonic content of the current I1 can be further reduced.

In der Leitung zwischen der Last 6 und dem Gleichrich ter 2 ist eine weitere Stromerfassungseinrichtung 21 angeordnet. Wenn die Stromerfassungseinrichtung 21 er mittelt, daß die Belastung unter einen vorbestimmten Wert sinkt, dann kann der Schalter 8 deaktiviert wer den, d. h. er bleibt permanent offen. Dies hat den Vor teil, daß kein Strom ungenutzt verbraucht wird. Den da bei entstehenden höheren Oberwellengehalt des Netzstro mes I1 kann man in Kauf nehmen, weil bei geringen Amplituden des Netzstromes I1 auch die Amplituden der Oberwellen entsprechend klein bleiben.In the line between the load 6 and the rectifier ter 2 , a further current detection device 21 is arranged. If the current detection device 21 it determines that the load drops below a predetermined value, then the switch 8 can be deactivated, ie, it remains permanently open. This has the part before that no electricity is wasted. The resulting higher harmonic content of the Netzstro mes I1 can be accepted because at low amplitudes of the mains current I1, the amplitudes of the harmonics also remain correspondingly small.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen und entsprechende Teile mit gestrichenen Bezugszeichen versehen sind. Fig. 3 shows an alternative embodiment in which the same parts as in Fig. 1 are provided with the same reference numerals and corresponding parts with deleted reference numerals.

Die Schaltungsanordnung 1 nach Fig. 1 hatte die Spule 4 hinter dem Gleichrichter 2 angeordnet. Bei der Ausge staltung nach Fig. 3 ist die Spule 4' vor dem Gleich richter angeordnet, der beispielsweise durch zwei Di oden D1, D2 gebildet sein kann.The circuit arrangement 1 according to FIG. 1, the coil was placed 4 behind the rectifier 2. In the Substituted staltung of FIG. 3, the coil 4 'before the DC is positioned judge, the oden for example by two Di D1, D2 may be formed.

Dementsprechend ist der Schalter 8 ersetzt worden durch zwei Schalter 8', 8'', die aber ebenfalls von der Steu ereinrichtung 9' gesteuert werden, und zwar in gleicher Weise wie der Schalter 8 bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.Accordingly, the switch 8 has been replaced by two switches 8 ', 8 '', which are also controlled by the control device 9 ', in the same way as the switch 8 in the circuit arrangement according to FIG. 1.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 3 wird also der Gleich richter und der Aufwärtswandler zusammengefaßt. Hierbei benötigt man weniger Bauteile und erhält ein kompakte res Design. Daneben liegen die Vorteile dieser Schal tung darin, daß weniger Leitungsverluste entstehen. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 sind nur zwei Dio denstrecken im Gleichrichter vorhanden, und die Diode 5 entfällt. Weiterhin kann die Spule 4' jetzt für Wech selstrom ausgelegt werden. Eine Auslegung für Gleich strom mit Welligkeit, wie bei der Ausgestaltung nach Fig. 1, ist nicht notwendig.In the embodiment of FIG. 3 that is, the rectifier and the step-up converter is summarized. Here you need fewer components and get a compact res design. In addition, the advantages of this scarf device are that less line losses arise. In the circuit arrangement according to FIG. 3, only two diode paths are present in the rectifier, and the diode 5 is omitted. Furthermore, the coil 4 'can now be designed for alternating current. An interpretation for direct current with ripple, as in the embodiment of FIG. 1, is not necessary.

Zusätzlich sind den Schaltern 8', 8'' noch Dioden Da, Db parallelgeschaltet. Schalter mit Dioden sind als ferti ge MOSFETs am Markt erhältlich. Diese Dioden sind viel fach bereits in der Form von parasitären Dioden vorhan den.In addition, the switches 8 ', 8 ''have diodes Da, Db connected in parallel. Switches with diodes are available on the market as finished MOSFETs. These diodes are already in the form of parasitic diodes.

Für die Steuereinrichtung 9' sind nur ganz geringe Ver änderungen notwendig. Beispielsweise sollte die Ver gleichereinrichtung 20 nun zwei Ausgänge haben, um bei de Schalter 8', 8'' ansteuern zu können. Hierbei können die beiden Schalter 8', 8'' synchron getaktet werden. Alternativ ist auch eine sequentielle Ansteuerung mög lich: Wenn die erste Halbwelle D1 leitend gemacht wird, wird der Schalter 8' geschaltet. Bei der anderen Halb welle, die D2 beaufschlagt, wird der Schalter 8'' getak tet. Als Stromsensor kann beispielsweise der Stromsen sor 21' verwendet werden.Only very slight changes are necessary for the control device 9 '. For example, the comparison device 20 should now have two outputs in order to be able to control the switch 8 ', 8 ''. The two switches 8 ', 8 ''can be clocked synchronously. Alternatively, sequential control is also possible: If the first half-wave D1 is made conductive, the switch 8 'is switched. In the other half-wave that D2 acts on, the switch 8 '' is clocked. For example, the current sensor 21 'can be used as the current sensor.

Claims

1. A method for controlling a rectifier circuit with a rectifier and a load, in which at least one switch for the controlled maintenance of a current flow through the rectifier is actuated and the signal necessary for actuation is generated with the aid of a DC voltage signal which is generated from the voltage above the Load is determined, characterized in that the DC voltage signal is superimposed on an AC signal, the frequency of which corresponds to the frequency of the ripple speed at the output of the rectifier and which has a phase difference to the ripple that is less than a predetermined amount.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the AC signal using the Wel is won.

3. The method according to claim 2, characterized in that that the AC signal using the span voltage over the load is gained.

4. The method according to claim 3, characterized in that the voltage across the load is inverted and one subjected to a further phase shift of 90 degrees becomes.

5. The method according to claim 4, characterized in that the phase shift by filtering it is aimed.

6. The method according to claim 5, characterized in that an RC filter is used for filtering.

7. The method according to the preamble of claim 1 or one of claims 1 to 6, characterized in net that the switch at predetermined operating will be kept open.

8. The method according to claim 7, characterized in that that the predetermined operating state by the Un Defi exceed a predetermined load is nated.

9. Rectifier circuit with a rectifier in series with an inductor, a diode and a load, in which a capacitance is arranged in parallel with the load and a controlled switch is arranged in parallel with the series connection of diode and load, which switch is connected to a control device which is operated by means of the Voltage across the load generates a control signal, characterized in that the control device ( 9 ) has a phase shift device ( 12 ) which causes a phase shift of the change in part of the voltage (U3) across the load in the order of magnitude of 270 degrees.

10. Rectifier circuit with a rectifier, which is arranged in parallel with a capacitance and a load, and the input of which is connected to an inductor, a switch arrangement being connected to the inductor, which has at least one controlled switch which is connected to a Control device is connected, which generates a control signal with the aid of the voltage across the load, characterized in that the control device ( 9 ') has a phase shift device ( 12 ) which has a phase shift of the alternating part of the voltage (U3) across the load in the Order of magnitude of 270 degrees.

11. The circuit according to claim 9 or 10, characterized in that the phase shift device ( 12 ) has an inverter ( 17 ) and a filter (RC).

12. Circuit according to claim 10, characterized in that the filter is designed as an RC filter.

13. Circuit according to one of claims 9 to 12, characterized in that a diode (Da, Db) is arranged in parallel with the switch ( 8 , 8 ', 8 '').

14. Circuit according to the preamble of claim 9 or 10 or one of claims 9 to 12, characterized in that a load measuring device ( 21 ) is provided which, when the pressure falls below a predetermined load, deactivates the switch ( 8 ).