DE2349866C2 - Circuit arrangement for reactive power-saving rectification of single or multi-phase alternating current - Google Patents

Circuit arrangement for reactive power-saving rectification of single or multi-phase alternating current

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DE2349866C2 DE19732349866 DE2349866A DE2349866C2 DE 2349866 C2 DE2349866 C2 DE 2349866C2 DE 19732349866 DE19732349866 DE 19732349866 DE 2349866 A DE2349866 A DE 2349866A DE 2349866 C2 DE2349866 C2 DE 2349866C2
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Description

Fig.2a,2b die Ausbildung der jeweiligen Einrichtungen zur Zwangslöschung,Fig.2a, 2b the design of the respective facilities for compulsory deletion,

F i g. 3 eine Einrichtung zur externen Aufladung der beiden Kondensatoren der in F i g. 2 dargestellten Einrichtungen zur Zwangslöschung undF i g. 3 a device for external charging of the two capacitors of the in F i g. 2 devices for forced deletion and

F i g. 4 eine Schaltungsanordnung mit einer einzigen Einrichtung zur Zwangslöschung für alle zünd- und zwangslöschbaren Ventile.F i g. 4 shows a circuit arrangement with a single device for forced deletion for all ignition and Force-erasable valves.

In F i g. 1 wird über einen Transformator 1 Netzwechselspannung i/an sekundärseitige bzw. Wechselstrom-Anschlüsse 3, 4 transformiert, die jeweils über Dioden D1 bzw. DI mit dem Minuspol eines Gleichstromkreises verbunden sind. Ein Gleichstromverbraucher 7 ist zwischen Plus- und Minuspol des Gleichstromkreises geschaltet Der Pluspol ist über eine Mittelanzapfung einer Saugdrossel 2 und über steuerbare, d.h. hier: zünd- und zwangslöschbare Ventile 7*1, 7*2, 7*3, TA mit den sekundärseitigen Anschlüssen 3 bzw. 4 des Transformators 1 verbunden. Je zwei steuerbare Ventile 7*1, T3 bzw. 7*2, TA sind am gleichen seVimdärseitigen Anschluß 3 bzw. 4 angeschlossen, befinden sich aber jeweils auf verschiedenen Seiten der Saugdrossel 2. Für Ti, T3 bzw. 7*2, Γ4 ist jeweils eine gemeinsame Löscheinrichtung Li bzw. L 2 vorgesehen, mittels derer die steuerbaren Ventnle Ti, T3 bzw. 7*2, Γ4 zwangsgelöscht werden könneaIn Fig. 1 is transformed via a transformer 1 AC mains voltage i / to secondary-side or alternating current connections 3, 4, which are each connected to the negative pole of a direct current circuit via diodes D 1 or DI. A direct current consumer 7 is connected between the plus and minus poles of the direct current circuit.The plus pole is via a central tap of a suction throttle 2 and via controllable, i.e. here: ignitable and automatically extinguishable valves 7 * 1, 7 * 2, 7 * 3, TA with the secondary-side connections 3 or 4 of the transformer 1 connected. Two controllable valves 7 * 1, T3 or 7 * 2, TA are connected to the same secondary connection 3 or 4, but are located on different sides of the suction throttle 2. For Ti, T3 or 7 * 2, Γ4 is a common extinguishing device Li or L 2 is provided, by means of which the controllable valves Ti, T3 or 7 * 2, Γ4 can be forcibly extinguishedea

Die Löscheinrichtungen L1 und L 2 sind, wie in F i g. 2a und 2b gezeigt wird, in der Weise aufgebaut, daß den steuerbaren Ventilen 7*1, Γ3 bzw. T2, TA jeweils eine Kette von Hilfsthyristoren 7*5, TS bzw. 7*6, Tl bzw. 7*9, Γ12 bzw. Γ10, Γ11 prallel geschaltet sind. Zwischen den Mittelpunkten von zwei demselben Wechselstromanschluß 3, 4 zugehörigen Ketten ist jeweils ein Löschkondensator Ci bzw. CI angeordnetThe extinguishing devices L 1 and L 2 are, as in FIG. 2a and 2b is shown, constructed in such a way that the controllable valves 7 * 1, Γ3 or T2, TA each have a chain of auxiliary thyristors 7 * 5, TS or 7 * 6, Tl or 7 * 9, Γ12 or . Γ10, Γ11 are connected in parallel. Between the midpoints of two chains belonging to the same alternating current connection 3, 4, a quenching capacitor Ci or CI is arranged in each case

Bei entsprechend aufgeladenem Löschkondensator C\,C2 und Zündung zweier Löschthyristoren durch ein (nicht eingezeichnetes) Steuergerät wird jeweils ein steuerbares Hauptventil gelöscht (z. B. Ti durch T5, T7; T2 durch 7*?, TUX Nach der Löschung wird der Kondensator durch den Laststrom auf die andere Polarität umgeladen und steht danach für die Löschung des Hauptventils an der anderen Saugdrosselseite zur Verfügung (z. B. 7*3durch 7*6, TS; 7*4durch ΓΙΟ, 7Ί2).If the extinguishing capacitor C \, C2 is charged accordingly and two extinguishing thyristors are triggered by a control device (not shown), one controllable main valve is extinguished (e.g. Ti by T5, T7; T2 by 7 * ?, TUX the load current is transferred to the other polarity and is then available to extinguish the main valve on the other suction throttle side (e.g. 7 * 3 through 7 * 6, TS; 7 * 4 through ΓΙΟ, 7Ί2).

Um die Löschkondensatoren Cl bzw. Cl gleichmäßig aufzuladen, kann der Transformator 1 eine weitere Wicklung 8 enthalten, mittels derer die Löschkondensatoren über entsprechend gepolte Hilfsdioden D3, DA wieder aufgeladen werden (F i g. 3). In order to charge the quenching capacitors Cl or Cl evenly, the transformer 1 can contain a further winding 8, by means of which the quenching capacitors are recharged via correspondingly polarized auxiliary diodes D3, DA ( FIG. 3).

In F i g. 4 wird ein Löschkondensator dadurch eingespart, daß an die eine Klemme eines Löschkondensators C die über den Hilfsthyristor TS mit dem wechsel-Stromanschluß 3 verbunden ist, ebenfalls der Hilfsthyristor 7*12 angeschlossen ist, der mit der Anschlußklemme 4 verbunden ist, und daß die andere Kondensatorklemme über 7*7 mit Anschlußklemme 3 und über 7*11 mit Anschlußklemme 4 verbunden istIn Fig. 4, a quenching capacitor is saved in that the auxiliary thyristor 7 * 12, which is connected to terminal 4, is also connected to one terminal of a quenching capacitor C, which is connected to the alternating current connection 3 via the auxiliary thyristor TS, and the other The capacitor terminal is connected to terminal 3 via 7 * 7 and to terminal 4 via 7 * 11

ίο Wird die Löscheinrichtung L1, L 2 als Brückenschaltung nach Fig.2a bzw. Fig.2b ausgeführt, so können die steuerbaren Ventile Tl und Γ3 bzw. 7*2 und TA abwechselnd gelöscht werden. Da jedes steuerbare Ventil 7*1 bis TA nur den halben Laststrom führt, sind die Kondensatoren C1 bzw. C2 auch nur für den halben Strom auszulegen, ferner entfällt eine Umschwingschaltung. Wenn die steuerbaren Ventile 7*1 und T3 in der ersten Halbwelle als Hauptventile arbeiten, so übernehmen die steuerbaren Ventile T2 und TA die Funktion von Freilaufdioden. In der zweiten Halbwelle der Wechselstromperiode vertauschen die Ventile ihre Funktion. Um ein Kippen der Schaltung zu vermeiden, wird zwischen die Klemmen + und - eine Freilaufdiode D 5 gelegt ίο If the extinguishing device L 1, L 2 is designed as a bridge circuit according to Fig.2a or Fig.2b, the controllable valves T1 and Γ3 or 7 * 2 and TA can be deleted alternately. Since each controllable valve 7 * 1 to TA only carries half the load current, the capacitors C 1 and C2 are only to be designed for half the current; there is also no need for an oscillating circuit. If the controllable valves 7 * 1 and T3 work as main valves in the first half-wave, the controllable valves T2 and TA take over the function of free-wheeling diodes. In the second half of the alternating current period, the valves swap their functions. To prevent the circuit from tipping over, a free-wheeling diode D 5 is placed between the + and - terminals

Jedes Hauptventil und jeder Hilfsthyristor führt nur den halben Laststrom gegenüber bekannten Schaltungen, so daß sich der Schaltaufwand kaum erhöht wobei jedoch bessere Ergebnisse erreicht werden. Durch die Saugdrossel kann die Glättungsdrossel des Lastkreises verkleinert werden, so daß auch hierdurch der Gesamtaufwand nicht erhöht wird.Each main valve and each auxiliary thyristor carries only half the load current compared to known circuits, so that the switching effort hardly increases, but better results are achieved. Through the Suction throttle, the smoothing throttle of the load circuit can be reduced, so that this also reduces the total effort is not increased.

Die Aufladung des Kondensators auf die notwendige Kommutierungsspannung kann bei niedriger Spannung durch eine verzögerte Ansteuerung der jeweils alsThe charging of the capacitor to the necessary commutation voltage can occur at low voltage by delayed control of each as

Freilaufdioden dienenden Ventile erzwungen werden.Free-wheeling diodes serving valves are forced.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungen liegen in der Möglichkeit, die Ausgangsgleichspannung über geeignete Zünd- und Löschwinkel zu beeinflussen und damit einen optimalen Leistungsfaktor zu bekom-The advantages of the circuits according to the invention lie in the possibility of the output DC voltage to influence by suitable ignition and extinguishing angles and thus to get an optimal performance factor.

♦o men. Gegenüber den bekannten Schaltungen sind die Stromoberschwingungen geringer, weil der Strom bei der Zündung und der Löschung in zwei Stufen auf- bzw. abgebaut wird. Somit kann eine bessere Auslastung des Wechselstromnetzes erzielt werden. Außerdem kann bei den vorliegenden Schaltungen der Aufwand für die Löscheinrichtung geringer als bei bekannten Schaltungen gehalten werden.♦ o men. Compared to the known circuits are the Current harmonics are lower because the current increases or decreases in two stages during ignition and extinguishing. is dismantled. A better utilization of the alternating current network can thus be achieved. Also can In the case of the present circuits, the expenditure for the extinguishing device is lower than in the case of known circuits being held.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mitteis einer halbgesteuerten BrQkkenschaltung, deren einem ersten Gleichstrompol zugeordnete erste Gleichrichtelemente als ungesteuerte Ventile und deren dem zweiten Gleichstrompol zugeordnete zweite Gleichrichterelennente als zünd- und zwangslöschbare Ventile ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an jeden Wechselstromanschluß (3,4) gleichsinnig mit dem zweiten Gleichrichterelement (Tl bzw. T2)ein als zünd· und zwangslöschbares Ventil ausgebildetes drittes Gleichrichterelement (T3 bzw. TA) angeschlossen ist und daß eine Saugdrossel (2) vorgesehen ist, deren erster äußerer Anschluß mit den gleichstromseitigen Anschlüssen der zweiten Gleichrichterelemente (Tl, T2X deren zweiter äußerer Anschluß mit den gleichstromseitigen Anschlüssen der dritten Gleichrichterelemente (T3, TA) und deren Mittelanzapfung mit dem zweiten Gleichstrompol verbunden ist1. Circuit arrangement for reactive power-saving rectification of single or multi-phase alternating current by means of a semi-controlled BrQkkenschaltung, whose first rectifier elements assigned to a first direct current pole are designed as uncontrolled valves and whose second rectifier elements assigned to the second direct current pole are designed as ignitable and forced-erasable valves, characterized in that in each case on each alternating current terminal (3,4) is equal to intimately connected with the second rectifier element (Tl or T2) as the flammable · and zwangslöschbares valve formed third rectifier element (T3 or TA) and that a suction throttle valve (2) is provided, the first outer terminal with the DC-side connections of the second rectifier elements (Tl, T2X whose second outer connection is connected to the DC-side connections of the third rectifier elements (T3, TA) and whose center tap is connected to the second direct current pole 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für je zwei auf verschiedenen Seiten der Saugdrossel (2) angeordnete zünd-und zwangslöschbare Ventile (Ti, Γ3; Γ2, TA) eine gemeinsame Einrichtung (H, Ll) zur Zwangslöschung vorgesehen ist, daß jede Einrichtung (LX, L2) in der Weise ausgebildet ist, daß jedem Ventil (Tl; Γ3; T2; TA) jeweils eine Kette aus zwei in Reihe geschalteten Hilfsthyristoren (T8, TS; Tl, T6; T12, T9; TU, TKUparallel geschaltet ist, wobei die Mittelpunkte (9? 10; 11,12) der Ketten von zwei auf verschiedenen Seiten der Saugdrosseln (2) angeordneten Ventilen (Ti, T3 bzw. Γ2, TA) desselben Wechselstromanschlusses (3; 4) über einen Kondensator (Cl, C2) miteinander verbunden sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a common device (H, Ll) for forced extinction is provided for two on different sides of the suction throttle (2) arranged ignitable and compulsorily extinguishable valves (Ti, Γ3; Γ2, TA), that each device (LX, L2) is designed in such a way that each valve (Tl; Γ3; T2; TA) has a chain of two auxiliary thyristors (T8, TS; Tl, T6; T12, T9; TU, TKU is connected in parallel, the center points (9-10; 11,12) of the chains of two valves (Ti, T3 or Γ2, TA) of the same AC connection (3; 4) arranged on different sides of the suction throttles (2) via a capacitor (Cl, C2) are connected to each other. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für alle zünd- und zwangslöschbaren Ventile (Tl, T2; T3, TA) eine einzige Einrichtung zur Zwangslöschung vorgesehen ist3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a single device for forced extinction is provided for all ignitable and force-extinguishing valves (Tl, T2; T3, TA) 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zwangslöschung in der Weise ausgebildet ist, daß zwei Hilfsthyristoren (T5, TlO) vorgesehen sind, die gleichsinnig mit den zünd- und zwangslöschbaren Ventilen mit jeweils einem äußeren Anschluß der Saugdrossel (2) verbunden sind, während sie mit ihrem anderen Anschluß über einen Kondensator (C) miteinander verbunden sind, und daß jede Kondensatorklemme über jeweils einen weiteren Hilfsthyristor (Ti, 7Ί2; TT, TIi) mit jeder Wechselstromklemme (3,4) verbunden ist (F i g. 4).4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the device for forced quenching is designed in such a way that two auxiliary thyristors (T5, TlO) are provided, which are in the same direction as the ignitable and forced-extinguishable valves, each with an external connection of the suction throttle (2 ) are connected, while their other terminal is connected to one another via a capacitor (C) , and that each capacitor terminal is connected to each AC terminal (3, 4) via a further auxiliary thyristor (Ti, 7Ί2; TT, TIi) (F i g. 4). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Transformatorwicklung (8) vorgesehen ist, deren Anschlüsse mit den Klemmen beider Kondensatoren (C 1, C2) zur Zwangslöschung verbunden sind in der Weise, daß zwischen einem Anschluß der Transformatorwicklung (8) und einer Kondensatorklemme jeweils eine Hilfsdiode (D 3, D A) eingeschaltet ist, mittels derer die beiden Kondensatoren CCl, C2) jeweils mit einander entgegengesetzter Polarität aufladbar sind (F i g. 3).5. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that a further transformer winding (8) is provided, the connections of which are connected to the terminals of both capacitors (C 1, C2) for forced quenching in such a way that between one connection of the transformer winding (8) and an auxiliary diode (D 3, DA) is switched on at each capacitor terminal, by means of which the two capacitors CCl, C2) can each be charged with opposite polarity (FIG. 3). Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for reactive power-saving rectification of one or polyphase alternating current according to the preamble of claim 1. Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 21 34598 bekannt Diese bekannte Schaltungsanordnung ermöglicht die Einstellung des Leistungsfaktors in der Nähe des Wertes 1 dadurch, daß während jeder Halbperiode der Netzwechselspannung eines der ίο steuerbaren Stromrichterventile zunächst im natürlichem Kommutierungszeitpunkt gezündet, bei einem Winkel at el gelöscht und nach einer stromfreien Pause bei einem Winkel a2 el erneut gezündet wird, bis es am Ende der Halbperiode verlöscht Um das Zünden und Löschen der Stromrichterventile in der beschriebenen Weise zu ermöglichen, ist bei der bekannten Schaltungsanordnung parallel zu jedem steuerbaren Stromrichterventil eine Löscheinrichtung vorgesehen, die aus je einer Aufladediode und der Reihenschaltung je eines Löschkondensators und je eines Löschthyristors besteht, wobei die Aufladediode so geschaltet ist, daß jede Halbperiode der speisenden Wechselspannung zur Aufladung je eines der beiden Löschkondensatoren dient Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird in jeder Halbperiode der Netzwechselspannung zweimal der volle Strom geschaltet Dabei entstehen jeweils Oberschwingungen, die den totalen Leistungsfaktor, der auch den Anteil der Oberschwingungen enthält, gegenüber dem Leistungsfaktor der Grundschwingung reduziert Außerdem muß die Löscheinrichtung für den vollen Verbraucherstrom ausgelegt werden.Such a circuit arrangement is known from DE-OS 21 34598. This known circuit arrangement enables the power factor to be set in the vicinity of the value 1 in that one of the ίο controllable converter valves is initially ignited at the natural commutation time at an angle a t during each half cycle of the AC mains voltage el is extinguished and is ignited again after a current-free pause at an angle a 2 el until it extinguishes at the end of the half cycle.In order to enable the ignition and extinguishing of the converter valves in the manner described, an extinguishing device is parallel to each controllable converter valve in the known circuit arrangement provided, each of which consists of a charging diode and the series connection of a quenching capacitor and a quenching thyristor, the charging diode being connected so that each half cycle of the AC supply is used to charge one of the two quenching capacitors The full current is switched twice in each half cycle of the AC mains voltage. Aus der Zeitschrift ETZ-A, Bd. 93 (1972), Seite 556 bis 559, insbesondere Bild 4 ist ein Zweipuls-Gleichstromsteller bekannt, bei dem beide Hauptthyristoren mit einer gemeinsamen Löscheinrichtung gelöscht werden können. Diese Löscheinrichtung besteht aus vier Thyristoren und einem Kondensator. Die sonst notwendigen Umschwingeinrichtungen können bei dieser Schaltung entfallen. Außerdem fließt in jedem Teilsteller nur der halbe Laststrom, so daß auch die Größe des Kommutierungskondensators sowie die Belastbarkeit der sonstigen Bauelemente halbiert werden können. Die beiden Teilsteller der bekannten Zweipuls-Gleichstromstelierschaltung arbeiten über eine Saugdrossel auf eine LastFrom the journal ETZ-A, Vol. 93 (1972), pages 556 bis 559, in particular Fig. 4, a two-pulse DC chopper is known in which both main thyristors can be deleted with a common extinguishing device. This extinguishing device consists of four Thyristors and a capacitor. The otherwise necessary Umschwingeinrichtung can with this No circuitry. In addition, flows in each partial plate only half the load current, so that the size of the commutation capacitor and the load capacity the other components can be halved. The two sub-controllers of the well-known two-pulse DC controller circuit work via a suction throttle on a load Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mit einem stark an den Wert 1 angenäherten Leistungsfaktor anzugeben, der nur geringe Oberwellen erzeugt und deren Schaltungselemente nur wenig belastet sind.The present invention is based on the object of a circuit arrangement for saving reactive power Rectification of single or multi-phase alternating current with a value that closely approximates the value 1 Specify power factor that only generates low harmonics and its circuit elements only are little burdened. Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Hierdurch wird erreicht, daß sich nicht nur der Grundschwingungsleistungsfaktor, sondern der gesamte Leistungsfaktor dem Wert 1 nähert und dem Netz somit nur wenig Verzerrungsblindleistung entnommen werden muß.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. This means that not only the fundamental power factor but the entire Power factor approaches the value 1 and therefore only a small amount of distortion reactive power is drawn from the network got to. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie deren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.Further refinements of the invention and their advantages emerge from the subclaims in conjunction with the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. Es zeigenShow it F i g. 1 eine Schaltungsanordnung mit je einer gemeinsamen Einrichtung zur Zwangslöschung für je zwei zünd- und zwangslöschbare Ventile,F i g. 1 a circuit arrangement with a common device for forced deletion for two each ignitable and compulsorily extinguishable valves,
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