DE2517118A1 - Supply unit for DC load - is designed to draw from current single or polyphase mains and produces current which is free from harmonics - Google Patents

Supply unit for DC load - is designed to draw from current single or polyphase mains and produces current which is free from harmonics

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DE2517118A1 DE19752517118 DE2517118A DE2517118A1 DE 2517118 A1 DE2517118 A1 DE 2517118A1 DE 19752517118 DE19752517118 DE 19752517118 DE 2517118 A DE2517118 A DE 2517118A DE 2517118 A1 DE2517118 A1 DE 2517118A1
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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Abstract

The current produced is in phase with the mains voltage, and the device has a full-wave rectifier, a smoothing circuit, an SC controller and a filter tuned to twice the main frequency. The energy is fed through a transformer, and the smoothing circuit is a choke ignition and extinguishing pulses are controlled in accordance with the device test values. The full-wave rectifier is a bridge, and the device consists of at least two parts. The number of transformer secondary windings (1a, 1b) corresponds to that of the device parts (5a, 5b) each secondary winding first terminal is connected to a first a.c. terminal in each device part, while the winding second terminal is connected with each device part second a.c. terminal directly and/or through a choke part (2a, 2b) of the smoothing circuit.

Description

Anordnung zur Speisung eines Gleichstrom- oder Gleichspannunsverbrauchers" -Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Speisung eines Gleichstrom- oder Gleichspannungsverbrauchers aus einem ein- oder mehrphasigen Wechselspannungsnetz mit einem oberschwingungsfreien Strom, welcher in Phase mit der Netzspannung ist, wobei die Anordnung einen Vollwellengleichrichter, eine Glättungseinrichtung, einen Halbleitersteller und ein auf die doppelte Netzfrequenz abgestimmtes Filter enthält, die Energieeinspeisung über einen Transformator vorgesehen ist, die Glättungseinrichtung als Drossel ausgebildet ist, Einrichtungen vorhanden sind, mittels derer die Zünd- und Löschimpulse der Ventile in Abhängigkeit von Meßgrößen der Anordnung verstellbar sind, der Vollwellengleichrichter in Brückenschaltung angeordnet ist und wenigstens zwei Teilanordnungen vorgesehen sind (Zusatz zu Patent ..., Patentanmeldung P 22 17 o23.6-32). Aus der Hauptanmeldung ist eine sogenannte Vierquadranten-Steller-Schaltung bekannt, die dazu verwendet wird, bei der Speisung eines Gleichstrom- oder Gleichspannungsverbrauchers aus einem ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetz den Leistungsfaktor cosy möglichst an 1 anzunähern.Arrangement for feeding a direct current or direct voltage consumer " -The invention relates to an arrangement for feeding a direct current or DC voltage consumer from a single or multi-phase AC voltage network with a harmonic-free current which is in phase with the mains voltage, wherein the arrangement comprises a full wave rectifier, a smoothing device, a Contains a semiconductor controller and a filter that is matched to twice the mains frequency, the energy supply is provided via a transformer, the smoothing device is designed as a throttle, facilities are available by means of which the ignition and extinguishing pulses of the valves can be adjusted as a function of the measured variables of the arrangement are, the full wave rectifier is arranged in a bridge circuit and at least two partial arrangements are provided (addendum to patent ..., patent application P 22 17 o23.6-32). A so-called four-quadrant actuator circuit is from the main application known, which is used when feeding a direct current or direct voltage consumer from a single-phase or multi-phase AC network, the power factor cozy if possible to approximate 1.

Weiterhin ist es bekannt (P 23 17 057.4) Teilanordnungen von Zweiquadrantenstellern in Reihe zu schalten, um durch geeignete Steuerung den Oberwellengehalt im geführten Wechselstrom herabzusetzen.It is also known (P 23 17 057.4) partial arrangements of two-quadrant controllers to be connected in series in order to control the harmonic content in the guided Reduce alternating current.

Gegenüber dem genannten Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, den Blindleistungsanteil der Grundschwingung noch weiter herabzusetzen und dit den Leistungsfaktor noch mehr gegen den Wert 1 anzunähern.Compared to the state of the art mentioned, the present one makes a difference Invention for the task, the reactive power component of the fundamental oscillation even further and dit to approximate the power factor even more towards the value 1.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Zahl der Sekundärwicklungen sich nach der Zahl der Teilanordnungen bestimmt, daß eine erste Anchlußk1emme jeder Sekundärwicklung mit einer ersten Wechselstromanschlußklemme jeder Teilanordnung verbunden ist, während die zweite Anschlußklemme mit der zweiten Wechselstromklemme jeder Teilanordnung ummittelbar und/oder über eine Teildrossel der als Drossel ausgebildeten Glättungseinrichtung verbunden ist.According to the invention, this is the case with an arrangement of the type mentioned at the beginning Kind achieved in that the number of secondary windings is based on the number of Partial arrangements determine that a first connection terminal is included with each secondary winding a first AC connection terminal of each subassembly is connected during the second connection terminal to the second AC terminal of each subassembly directly and / or via a partial throttle of the smoothing device designed as a throttle connected is.

Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist ein sogenannter Vierquadrantensteller, wie er der Hauptanmeldung P 23 17 067.4 zugrundeliegt, mit einem sogenannten Zwei-Quadrantensteller zusammengeschaltet, welcher aus der Patentanmeldung P 21 59 307.5-32 bekannt ist.According to an advantageous embodiment of the invention is a so-called Four-quadrant regulator, as the main application P 23 17 067.4 is based on, with interconnected a so-called two-quadrant controller, which from the patent application P 21 59 307.5-32 is known.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann jedoch auch eine aus zwei Teilanordnungen bestehende Anordnung angewendet werden, wie sie den Kennzeichen von Anspruch 3 zu entnehmen sind.According to a further development of the invention, however, one of two can also be used Partial arrangements existing arrangement are used as they are the identifier of claim 3 can be found.

Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention is described in more detail using two exemplary embodiments.

Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung, in der ein Vierquadrantensteller mit einem Zweiquadrantensteller zusammengeschaltet ist.1 shows a circuit arrangement in which a four-quadrant controller is interconnected with a two-quadrant actuator.

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit zwei gleichen Teilanordnungen.2 shows a circuit arrangement with two identical sub-arrangements.

In den beiden Figuren werden gleiche bzw. gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.Parts that are the same or have the same effect are also shown in the two figures provided with the same reference numerals.

Uber die Primärseite 1 eines Transf(rrmators speist ein (nicht gezeigtes) Wechselstromnetz Wechselstromenergie in die beiden Sekundärwicklungen la, lb. Die Anschlüsse dieser beiden Sekundärwicklungen 1 a,lb, sind mit den Tlechselstromanschlüssen von Teilanordnungen 5a, 5b verbunden, wobei die ersten Anschlüsse der beiden Sekundärwicklungen über Teildrosseln 2a, 2b, jeweils mit einem ersten Wechelstromanschluß der Teilanordnung 5a bzw. 5b verbunden, während der zweite Anschluß der beiden Sekundärwicklungen jeweils an den zweiten Wechselstromanschluß der beiden Teilanordnungen n, 5b geführt sind. Die Teilanordnung 5a besteht aus einem Vollwellengleichrichter, der aus vier in Brückenschaltung angeordneten Dioden 10 - 13 besteht, deren Wecheelstromanschlüsse durch zwei zueinander antiparallel geschaltete zwangslöschbare Halbleiterventile 3a, 4a überbrückbar ist. Die Gleichstromausgänge des Vollwellengleichrichters 10 - 13 sind mit dem Plus- bzw. Minuspol des Gleichstromkreises verbunden, der aus einem Gleichstromverbraucher 9 besteht, dem ein Stützkondensator 6 und ein Oberwellenfilter 7, 8 parallel geschaltet sind. Der als Zweiquadrantensteller ausgebildeten Teilanordnung 5a ist gleichstromseitig die als Vierquadrantensteller ausgebildete Teilanordnung 5b parallel geschaltet, die aus einem Vollwellengleichrichter gebildet wird, der unter Zuhilfenahme der Dioden 14 - 17 in Brücke geschaltet ist, wobei jeder Diode 14, 15, 16, 17 ein zwangslöschbares Halbleiterventil 3c bzw. 4c bzw. 4b bzw. 3b antiparallel geschaltet ist.Via the primary side 1 of a transformer feeds a (not shown) Alternating current network Alternating current energy in the two secondary windings la, lb. the Connections of these two secondary windings 1 a, 1 b are with the Tlechselstrom connections connected by sub-assemblies 5a, 5b, the first connections of the two secondary windings Via partial chokes 2a, 2b, each with a first alternating current connection of the partial assembly 5a or 5b connected, while the second connection of the two secondary windings each led to the second alternating current connection of the two sub-assemblies n, 5b are. The sub-assembly 5a consists of a full wave rectifier, which consists of four there is diodes 10-13 arranged in a bridge circuit, the alternating current connections of which by two forced-erasable semiconductor valves connected in antiparallel to each other 3a, 4a can be bridged. The DC outputs of the full wave rectifier 10 - 13 are connected to the positive or negative pole of the direct current circuit, which consists of a direct current load 9, which has a back-up capacitor 6 and a harmonic filter 7, 8 are connected in parallel. The sub-assembly designed as a two-quadrant actuator 5a is the sub-arrangement designed as a four-quadrant converter on the DC side 5b connected in parallel, which is formed from a full-wave rectifier, the is connected in a bridge with the aid of the diodes 14-17, with each diode 14, 15, 16, 17 a forcibly erasable semiconductor valve 3c or 4c or 4b or 3b is connected anti-parallel.

Die Anordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Sind alle Thyristorzweige gespeist, so ist jede Sekundärwicklung über die -zugehörigen Drosseln und Dioden mit der Gleichspannungsseite verbunden, der Augenblickswert der Lastspannung hat von einer Sekundärwicklung her gesehen die gleiche Höhe wie die Gleichspannung und die gleiche Polarität wie der Netzstrom. Sind je nach Stromrichtung die Thyristoren 3a und 3b oder 3c bzw. 4a und 4b oder 4c im Durchlaßzustand, so ist der Augenblickswert der Lastspannung gleich Null. Sind bei positivem Netzstrom der Thyristorzweig 3a leitend, dagegen die Zweige 3b, 3c, 4b, 4c gesperrt, so tritt für die Reihenschaltung beider Transformatorensekundärwicklungen die volle Gleichspannung in positiver Richtung auf, bezogen auf eine Sekundärwicklung hat die Lastspannung daher den halben Wert.The arrangement of Fig. 1 works as follows: Are all thyristor branches each secondary winding is fed via the associated chokes and diodes connected to the DC voltage side, which has the instantaneous value of the load voltage seen from a secondary winding the same level as the DC voltage and the same polarity as the mains power. Depending on the direction of the current, are the thyristors 3a and 3b or 3c or 4a and 4b or 4c in the on state, then is the instantaneous value the load voltage is zero. If the thyristor branch 3a conductive, on the other hand the branches 3b, 3c, 4b, 4c blocked, so occurs for the series connection the full DC voltage in the positive direction of both transformer secondary windings on, based on a secondary winding, the load voltage is therefore half the value.

Sind dagegen bei positivem Netzstrom die Zweige 3a, 3b, 3c leitend, so tritt die Reihenschaltung beider Wicklungen die Gleichspannung in negativer Richtung auf, bezogen auf eine Wicklung also die halbe Gleichspannung. Zur Verdeutlichung sind die leitenden Zweige in Abhängigkeit von Höhe und Polarität von Strom und Spannung nachfolgend tabellarisch dargestellt. ULast pro Sekundär - Ug - Ug O +Ug + Ug wicklung 2 2 nicht positiv realisierbar nicht ' 3a,3b,15 3a, 12,11, oder realisierbar 3b,3c oder 16,15 16,15 3a,16,3c negativ 10,13 4a,14,4b 4a nicht 14,17 it,17 oder 4c,4b reali- 4a,4c,17 ziehbar. If, on the other hand, branches 3a, 3b, 3c are conductive when the mains current is positive, the series connection of the two windings results in the direct voltage in the negative direction, i.e. half the direct voltage in relation to one winding. For clarification, the conductive branches are shown in the following table as a function of the level and polarity of current and voltage. ULast per secondary - Ug - Ug O + Ug + Ug winding 2 2 not positively feasible not '3a, 3b, 15 3a, 12,11, or realizable 3b, 3c or 16.15 16.15 3a, 16.3c negative 10.13 4a, 14.4b 4a not 14,17 it, 17 or 4c, 4b reali- 4a, 4c, 17 pullable.

Analog arbeitet die Schaltung nach Fig. 2, bei der die gleichwirkenden Thyristoren die gleichen Bezugszeichen wie die Thyristoren in Fig. 1 haben und in gleicher Weise arbeiten.The circuit according to FIG Thyristors have the same reference numerals as the thyristors in Fig. 1 and in work the same way.

Claims (3)

Patentansprüche Claims Anordnung zur Speisung eines Gleichstrom- oder Gleichspannungsverbrauchers aus einem ein- oder mehrphasigen Wechselspannungsnetz mit einem oberschwingungsfreien Strom, welcher in Phase mit der Netzspannung ist, wobei die Anordnung einen Vollwellengleichrichter, eine Glättungseinrichtung, einen Halbleiters teller und ein auf die doppelte Netz frequenz abgestimmte Filter enthält, die Energieeinspeisung über einen Transformator vorgesehen ist, die Glättungseinrichtung als Drossel ausgebildet ist, Einrichtungen vorhanden sind, mittels derer die Zünd- und Löschimpulse der Ventile in Abhängigkeit von Meßgrößen der Anordnung verstellbar sind, der Vollwellengleichrichter in Brückenschaltung angeordnet ist und wenigstens zwei Teilanordnungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Sekundändcklungen (la, lb) sich nach der Zahl der Teilanordnungen (5a, 5b) besti.im.lt, daß eine erste Anschlußklemme jeder Sekundärwicklung mit einer ersten Wechselstromanschlußklemme jeder Teilanordnung verbunden ist, während die zweite Anschlußklemme mit der zweiten Wechselstromklemme jeder Teilanordnung unmittelbar und/oder über eine Teildrossel (2a,2b) der als Drossel ausgebildeten Glättungseinrichtung verbunden ist. Arrangement for supplying a direct current or direct voltage consumer from a single or multi-phase AC voltage network with a harmonic-free Current which is in phase with the mains voltage, the arrangement being a full-wave rectifier, a smoothing device, a semiconductor plate and a double network contains frequency-matched filters that feed energy via a transformer is provided, the smoothing device is designed as a throttle, devices are available, by means of which the ignition and extinguishing pulses of the valves as a function are adjustable by measured variables of the arrangement, the full-wave rectifier in a bridge circuit is arranged and at least two sub-assemblies are provided, characterized in that that the number of seconds (la, lb) depends on the number of partial arrangements (5a, 5b) sti.im.lt that a first connection terminal of each secondary winding with a first AC connection terminal of each subassembly is connected, while the second connection terminal to the second AC terminal of each subassembly directly and / or via a partial throttle (2a, 2b) of the smoothing device designed as a throttle connected is. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine i Teilanordnung (5b) als Vierquadrantensteller und die andere Teilanordnung (5a) als Zweiquadrantensteller ausgebildet ist. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that an i Sub-assembly (5b) as a four-quadrant and the other sub-assembly (5a) as Two-quadrant actuator is formed. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teilanordnungen f5a,5b) in der Weise ausgebildet sind, daß die Wechselstromanschlüsse jedes Vollwellengleichrichters (lo - 13 und 14 - 17) einer Teilanordnung mittels eines ersten zwangslöschbaren Halbleiterventils (4a bzw. 3a) überbrückbar ist, daß die Anode des jeweils ersten zwangslöschbaren Halbleiterventils (4a bzw. 3a) über ein zweites zwangslöschbares Halbleiterventil (3c bzw. 4b) mit dem Pluspol und die Kathode des jeweils ersten zwangslöschbaren Halbleiterventils (4a bzw. 3. Arrangement according to claim 1, characterized in that both sub-assemblies f5a, 5b) are designed in such a way that the AC connections of each full-wave rectifier (lo - 13 and 14 - 17) a sub-assembly by means of a first compulsorily erasable Semiconductor valve (4a or 3a) can be bridged that the anode of the first force-erasable semiconductor valve (4a or 3a) via a second force-erase one Semiconductor valve (3c or 4b) with the positive pole and the cathode of the first automatically erasable semiconductor valve (4a resp. 3c) über ein drittes zwangslöschbares Halbleiterventil (3b bzw.3c) via a third semi-conductor valve (3b resp. 4c) mit dem Minuspol des Gleichstromkreises verbindbar ist, wobei die Anschlüsse der einen Sekundärspule (la) jeweils Lit den Anoden der ersten zwangslöschbaren Halbleiterventile (4a bzw. 3a) verbunden sind, während die Anschlüsse der anderen Sekundärspule (lb) mit den Kathoden der ersten zwangslöschbaren Halbleiterventile (4a bzw. 3a) verbunden sind.4c) can be connected to the negative pole of the direct current circuit, wherein the connections of a secondary coil (la) each lit the anodes of the first forced erasable Semiconductor valves (4a or 3a) are connected, while the connections of the other Secondary coil (lb) with the cathodes of the first force-erasable semiconductor valve (4a or 3a) are connected. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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