DE2623200A1

DE2623200A1 - Static converter control method - is used for DC load fed from three:phase mains and has semiconductor regulating units switched over during part of AC period

Info

Publication number: DE2623200A1
Application number: DE19762623200
Authority: DE
Inventors: Manfred Prof Dr Depenbrock
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-05-24
Filing date: 1976-05-24
Publication date: 1977-12-08

Abstract

A control method for a static converter circuit used with d.c. load fed from three phase a.c. mains is designed to provide control for circuits with a common d.c. circuit or load (consumer). It eliminates as far as possible any mains or network reactions, and keeps the harmonics below a 5% threshold. Each controlled semiconductor regulating unit (1), comprising a transistor and series opposing diodes with their like electrodes (anodes) connected to the a.c. terminals, is switched over only during a fractional part of the a.c. period between the conducting and non-conducting mode corresponding to a harmonic time varying transformation or conversion.

Description

"Verfahren zur Steuerung einer Stromrichterschaltung für einen"Method for controlling a converter circuit for a

aus einem dreiphasigen Wechselspannungsnetz gespeisten Gleichstromverbraucher" Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Stromrichterschaltung für einen aus einem drei-phasigen Wechselspannungsnetz gespeisten Gleichstromverbraucher, welche Stromrichterschaltung je Phase im wesentlichen eine Wechselstromquelle, eine Drosselspule, eine Gleichrichterbrücke, einen extern steuerbaren llalbleitersteller sowie eine Glättungseinrichtung enthält, wobei zur Leistungsfaktoroptimierung der Netzgrößen und zur Erzeugung gut geylätteter Gleichgrößen das Übersetzungsverhältnis zwischen dem jeweiligen Phasenstrom und dem Gleichstrom unter Umschalten der Ilalbleitersteller in Form einer Pulsbreitensteuerung innerhalb einer Wechselstromperiode zwischen mindestens zwei Werten geändert wird. Das Verfahren findet Anwendung in der Leistungselektronik, insbesondere beim Betrieb von Schienen- und Straßenfahrzeugen. Der Gleichstror.-verbraucher kann auch ein Gleichstromzwischenkreis sein, an den über einen Wechselrichter, z.B. eine Drehstrommaschine anschließbar ist.DC loads fed from a three-phase AC voltage network " The invention relates to a method for controlling a converter circuit for a direct current consumer fed from a three-phase alternating voltage network, which converter circuit per phase essentially an alternating current source, one Choke coil, a rectifier bridge, an externally controllable semiconductor generator as well as a smoothing device, wherein for power factor optimization the Network variables and the transmission ratio to generate well-smoothed constant variables between the respective phase current and the direct current with switching of the semiconductor generator in the form of a pulse width control within an alternating current period between at least two values are changed. The process is used in power electronics, especially when operating rail and road vehicles. The direct current consumer can also be a direct current intermediate circuit to which an inverter, e.g. a three-phase machine can be connected.

Ein Verfahren der eingangs genannten Gattung ist aus der DT-Zeitschrift ETZ-A Bd. 94 (1973), IIeft 8, S. 466 bis 471 sowie der DT-OS 2 159 397 bekannt. In dieser Literatur sowie in der DT-Zeitschrift ETZ-A, Dd. 95 (1974), EIeft 7, S. 360 bis 363, sind auch die grundsätzlichen Probleme beim Umformen von Wechselstromenergie in Gleichstromenergie angesprochen. Als Grundforderungen für den Einphasenstromrichter mit optimiertem Leistungsfaktor werden definiert: 1. der Phasenwinkel zwischen der sinusförmigen Einphasenspannung und der Grundschwingung des Einphasenstroines soll möglichst den Wert Null haben.One method of the type mentioned at the beginning is from the DT magazine ETZ-A Vol. 94 (1973), IIeft 8, pp. 466 to 471 and DT-OS 2 159 397 are known. In this literature and in the DT magazine ETZ-A, Dd. 95 (1974), EIeft 7, p. 360 to 363, are also the fundamental problems involved in forming addressed from AC power to DC power. As basic demands for the single-phase converter with optimized power factor are defined: 1. the phase angle between the sinusoidal single-phase voltage and the fundamental of the single-phase routine should preferably have the value zero.

L 2. Der Oberschwingungsgehalt des Wechselstromes soll/so klein wie möglich sein. L 2. The harmonic content of the alternating current should / be as small as to be possible.

3. Es ist eine gute Glättung der Gleichgrößen, Gleichstrom und -spannung, anzustreben.3. There is a good smoothing of the direct quantities, direct current and voltage, to strive for.

Diese Forderungen werden in den bekannten Fäll-en für einen Einphasenstromrichter durch Wahl einer bestimmten Schaltungsanordnung und durch das vorgenannte und nachfolgend noch näher beschriebene Steuerverfahren erfüllt. Fürdie Schaltungsanordnung gilt im wesentlichen, daß entweder die Drosselspule in Reihe zur Wechselstromquelle, der Halbleitersteller parallel zum Verbraucher bzt7. zur Last, der Glättungskondensator parallel zur zur Last und ein Reihenresonanzkreis doppelter Netzfrequenz parallel zur Last liegen, oder ein Kondensator parallel zur Wechselstromquelle, der halbleitersteller in Reihe zum Verbraucher bzw. zur Last, eine Glättungsdrosselspule in Reihe I zur Last und ein Parallelresonanzkreis in Reihe zur Last liegen. These requirements are in the known cases for a single-phase converter by choosing a specific circuit arrangement and by the above and below the tax procedure described in more detail is fulfilled. The following applies to the circuit arrangement essentially that either the choke coil is in series with the alternating current source, the semiconductor controller parallel to the consumer bzt7. to the load, the smoothing capacitor parallel to the load and a series resonant circuit of double the mains frequency in parallel to the load, or a capacitor parallel to the AC power source, the semiconductor generator in series with the consumer or load, a smoothing choke coil in series I for Load and a parallel resonance circuit are in series with the load.

Eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses ist weiterhin auch möglich durch Anordnung von mindestens zwei Übersetzungstufen, d.h., daß der eingangsseitige Transformator mindestens zwei Sekundärwicklungen aufweist an die Teilstromrichter angeschlossen 1 sind, z.B. eine halbgesteuerte Einphasen-Doppelbrücke (vorgenannte DT-Zeitschrift ETZ-A von 1974 sowie ZEV-Glas An. 97 (1973), ! S. 87 bis 96). It is still possible to change the gear ratio by arranging at least two translation stages, i.e. the input-side Transformer has at least two secondary windings on the partial converter connected 1, e.g. a half-controlled single-phase double bridge (the aforementioned DT magazine ETZ-A from 1974 as well as ZEV-Glas An. 97 (1973),! Pp. 87 to 96).

Für diese einphasigen Stromrichterschaltungen gestattet es das eingangs genannte Steuerverfahren, das Übertragungsverhältnis zwischen Wechselstrom und Gleichstrom innerhalb einer Periode angenähert harmonisch zu ändern (vc;l. auch Dissertation von Dr. D. Daum, "Untersuchung eines Einphasen-Stromrichters mit nahezu sinusförmigen Netz strom und gut geglätteten Gleich größen", Ruhr-Universität Bochum, 1974; DT-Zeitschrift Elektrische Bahnen 45 (1974) , Heft 6, S. 135 bis 142; IFAC symposium, Düsseldorf vom 7. bis 9. Oktober 1974, Bd. I, S. 443 bis 456). Ein solchermaßen gesteuerten Stromrichter entnimmt dem speisenden Wechselstromnetz einen praktisch sinusförmigen Strom und gibt an den Verbraucher bzw. die Last gut geglättete Gleichgrößen Wan ab. die Gleichspannung betrieblich nicht auf sehr kleine werte herabgesteuert werden muß, kann die harr.oniscIl-zeitvariante übersetzung in einfacher Weise mit einer als Zweicruadranten-Steller bekannten Anordnung näherungsweise verwirklicht werden (vorgenannte DT-OS 2 159 397, Fig. 5 sowie vorgenannte STZ-A von 1973, Bild 5). Diese bekannte Anordnung ist in der Fig. 1 in etwas abgewandelter Form zwecks Erläuterung des Steuerverfahrens wiedergegeben.For these single-phase converter circuits, it allows this at the beginning called tax method, the transfer ratio between alternating current and direct current to change approximately harmonically within a period (vc; l. also Dissertation by Dr. D. Daum, "Investigation of a single-phase converter with almost sinusoidal network current and well-smoothed equal quantities ", Ruhr University Bochum, 1974; DT magazine Elektro Bahnen 45 (1974), No. 6, pp. 135 to 142; IFAC symposium, Düsseldorf from October 7th to 9th 1974, Vol. I, pp. 443 to 456). Such a thing controlled converter takes a practical from the feeding AC network sinusoidal current and gives the consumer or load well-smoothed constant quantities Wan off. the DC voltage is not operationally reduced to very small values must be, the harr.oniscIl time variant translation can easily be done with an arrangement known as a two-cruadrant actuator is approximately realized (the aforementioned DT-OS 2 159 397, Fig. 5 and the aforementioned STZ-A from 1973, Fig 5). This known arrangement is shown in Fig. 1 in a slightly modified form for the purpose Explanation of the tax procedure reproduced.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht eine solche Einphasen-Stromrichterschaltung mit zeitvarianter Übersetzung im wesentlichen aus einer ungesteuerten Gleichrichterbrücke 1 mit einem zusätzlichen Kurzschluß zweig 2, in dem ein extern steuerharefIalb leiters tel ler liegt. Im vorliegenden Pall sind die beiden antiparallelen zwangslöschbaren Thyristoren des bekannten Halbleiterstellers ersetzt durch mit ihren gleichnamigen Elektrodenanschlüssen an die Wechselstrompole angeschlossenen Dioden 3 und 3' und einen mit seiner Arbeitsstrecke zwischen dem Verbindungspunkt zwiscllen den Dioden 3, 3' und einem Anschlußpunkt der Gleichrichterbrücke für einen Gleichstrompol eingeschalteten Transistor4 Im weiteren besteht die Schaltungsanordnung aus der vorstehend erstgenannten Kombination, d.h., daß eingangsseitig eine Drosselspule 5 in Reihe zur Wechseltromquelle 6, bestehend aus der eigentlichen, durch ein Einphasenwechselstromnetz gebildeten Wechselstromquelle 6a und einem Transformator 6b, liegt und ausgangsseitig ein Glättungskondensator 7 und ein Reihenresonanzkreis 8 doppelter Netz frequenz parallel zum durch eine Gegenspannungsquelle symbolisierten Verbraucher 9 liegen.As shown in FIG. 1, there is such a single-phase converter circuit with time-variant translation essentially from an uncontrolled rectifier bridge 1 with an additional short-circuit branch 2, in which an external tax consultant conductor tel ler lies. In the present Pall, the two antiparallel are compulsorily erasable Thyristors of the well-known semiconductor controller replaced by theirs of the same name Electrode terminals connected to the alternating current terminals diodes 3 and 3 'and one with its working distance between the connection point between the diodes 3, 3 'and a connection point of the rectifier bridge for a DC pole switched on Transistor4 Furthermore, the circuit arrangement consists of the first mentioned above Combination, i.e. that on the input side a choke coil 5 in series with the alternating current source 6, consisting of the actual, formed by a single-phase alternating current network AC power source 6a and a transformer 6b, and a smoothing capacitor on the output side 7th and a series resonant circuit 8 double network frequency in parallel for consumer 9 symbolized by a counter voltage source.

Diese Schaltung hat folgende Wirkungsweise: Wenn der Transistor 4 sperrt, wird der Sekundärstrom des Stromrichtertransformators 6h der Gleichstromseite über die ungesteuerte Gleichrichterbrücke 1 in voller höhe zugeführt; die Stromübersetzung hat den Wert 1. Ist der im Umschaltbetrieb arbeitendc Transistor 4 leitend, so fließt der Wechselstrom im Kurzschluß zum Transformator 6h zurück; die Stromübersetzung hat den ert Null. Bei gesperrtem Kurzschlußzweig ist die Spannung u an den Wechselstromklemmen der ungesteuerten Gleichrichterbrücke 1 gleich der Gleichspannung E. Das Vorzeichen entspricht immer der Polarität des gerade fließenden Wechselstromes i#. Bei leitendem Kurzschlußtransistor 4 hat die Spannung u zwischen den Wechselstromklemmen der Gleichrichterbrücke 1 den Wert Null. Durch mehrmaliges schalten innerhalb einer Halbschwingung der Netzspannung u,v zwischen Leit- und Sperrzustand des Transistors 4 kann an den tsechselstromklemmen der Gleichrichterbrücke 1 eine Spannung erzeuyt werden, die nur eine Grundschwingung ul und hochfrequente Oberschwingungen enthält, wie es Fig. 2 zeigt. Die Kurzschlußinduktivität LK des Strorichtertransformators 6b verhindert, daß die hochfreeuenten Anteile der aus der Gleichspannung E resultierenden Wechselspannung u merkliche Ströme zur Polige haben. Durch entsprechende Wahl von Amplitude und Phasenlage der Grundschwingung ul der erzeugten Wechsel spannung u in Bezug auf die Netzspannung u, kann der Wirkstrom der Anordnung beliebig gesteuert werden. Einschränkende Bedingungen bestehen nur in folgender Hinsicht: die Grundschwingungsamplitude û1 der aus der Gleichspannung erzeugten Wechselspannung kann höchstens glcich der Gleichspannung E werden; die Phasenlage des Wechselstromes i, ist so zu wählen, daß sie mit der Phase der Grundschwingung u1 der Spannung u an den Wechselstromquellen der Gleichrichterbrücke 1 praktisch übereinstimmt.This circuit works as follows: When transistor 4 blocks, the secondary current of the converter transformer 6h becomes the direct current side fed through the uncontrolled rectifier bridge 1 in full height; the current translation has the value 1. If the transistor 4 operating in switching mode is conductive, it flows the alternating current in the short circuit to the transformer 6h back; the current translation has the value zero. When the short-circuit branch is blocked, the voltage u is at the AC terminals of the uncontrolled rectifier bridge 1 is equal to the DC voltage E. The sign always corresponds to the polarity of the currently flowing alternating current i #. At senior Short-circuit transistor 4 has the voltage u between the AC terminals of the rectifier bridge 1 has the value zero. By switching several times within a half-wave of the mains voltage u, v between the conducting and blocking states of the transistor 4 can be applied to the alternating current terminals the rectifier bridge 1 will generate a voltage which is only a fundamental oscillation contains ul and high frequency harmonics as shown in FIG. The short circuit inductance LK of the rectifier transformer 6b prevents the high-free components of the from the direct voltage E resulting alternating voltage u noticeable currents to the pole to have. By choosing the amplitude and phase position of the fundamental oscillation accordingly ul of the generated alternating voltage u in relation to the mains voltage u, the active current the arrangement can be controlled as required. There are only restrictive conditions in the following respect: the fundamental oscillation amplitude û1 der from the direct voltage generated alternating voltage can at most equal to the DC voltage E will be; the phase position of the alternating current i is to be selected so that it corresponds to the Phase of the fundamental u1 of the voltage u at the AC sources of the rectifier bridge 1 practically matches.

Die Erfindung geht von den vorgenannten Schaltungsanordnungen und Steuerverfahren aus und bezweckt die Entwicklung eines Steuerverfahrens für eine dreiphasige Anordnung.The invention is based on the aforementioned circuit arrangements and Tax procedure and aims to develop a tax procedure for a three-phase arrangement.

Für den Fall, daß ein Gleichstromverbraucher über eine Stromrichterschaltung an ein Drehstromnetz angeschlossen ist und ein praktisch sinusförmiger Verlauf der Wechselströme verlangt wird, bedeutet es zunächst beine Besonderheit, drei der beschriebenen einphasigen Anordnungen zu einer dreiphasigen Stror;richtcrscllaltuny mit gemeinsamem Gleichstronkreis zu vereinigen, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist.In the event that a direct current consumer has a converter circuit is connected to a three-phase network and a practically sinusoidal curve of the Alternating currents are required, it means first of all a special feature, three of the described ones single-phase arrangements to a three-phase current; richtcrscllaltuny with common To unite DC circuit, as shown in Fig. 4.

Der Erfindung liegt auf der Grundlage der vorgenannten bekanten Schaltungsanordnungen und ausgehend vom eingangs genannten Steuerverfahren die Aufgabe zugrunde, ein Steuerverfahren für eine dreiphasige Stromrichterschaltung mit gemeinsamern Cleichstromkreis anzugeben, bei dem ebenfalls Netzrückwirkungen weitgehend vermieden werden. Eine obere Grenze von 52- Oberschwingungen soll nicht überschritten werden.The invention is based on the aforementioned known circuit arrangements and based on the aforementioned tax procedure, the task is based on a tax procedure to be specified for a three-phase converter circuit with a common DC circuit, which also largely avoids network perturbations. An upper limit of 52 harmonics should not be exceeded.

Die Lösung besteht darin, daß erfindungsgemäß jeder Halbleitersteller nur während eines Bruchteiles der Wechselstromperiode zwischen Leit- und Sperrzustand - entsprechend einer harmonischzeitvarianten Übersetzung - umgeschaltet wird, wobei auf ein Umschaltintervall mit einer solchen häufigen Umschaltung zwischen Durchschalt- und Sperrzustand jeweils ein Sperren für ein Ruheintervall folgt, das kleiner als das Umschaltintervall ist, und dap in jedem Zeitintervall nur zwei Ilalbleitersteller der drei IIalbleitersteller im Urischaltbetrieb arbeiten.The solution is that, according to the invention, each semiconductor plate only during a fraction of the alternating current period between conducting and blocking states - according to a harmonic time variant translation - is switched, with to a switching interval with such frequent switching between switching and lock status is followed by a lock for an idle interval that is less than the switching interval is and dap only two in each time interval The semiconductor manufacturers of the three semiconductor manufacturers are working in primary switching operations.

Im Gegensatz zu dem für den Einphasenstromrichter optirsalen Steuerverfahren wird folglich ein dauerndes Umschalten während einer Periode vermieden und somit die mittlere Schaltfrequenz gegenüber dem Einphasenbetrieb gesenkt. Dabei wird in überraschend vorteilhafterweise genutzt: a) daß der Zeitverlauf der drei Netz ströme schon durch den Zeitverlauf von zwei der drei Stellerspannungen eindeutig bestimmt ist und b) daß es zur Erreichung sinusförmig schwingender Netz ströme keineswegs notwendig ist, der niederfrequen-ten Anteil der Stellerspannungen Sinusform zu geben.In contrast to the control method that is optimal for the single-phase converter continuous switching during a period is consequently avoided and thus the mean switching frequency is reduced compared to single-phase operation. In Surprisingly, advantageously used: a) that the time course of the three networks flows clearly determined by the time course of two of the three controller voltages and b) that it by no means flows to achieve a sinusoidally oscillating network it is necessary to give the low-frequency component of the controller voltages a sinusoidal shape.

Häufiges Umschalten zwischen Leit- und Sperrzustand der drei Halbleitersteller bzw. im eingangs erwähnten Beispiel der drei Transistoren in den Kurzschlußzweigen ist nur noch während 2/3 der Periode erforderlich. Auf ein Umschaltintervall eines Transistor irtit 60°el entsprechender Dauer folgt immer ein 300el entsprechendes Ruheintervall ohne jede Durchschaltung in den leitenden Zustand. Mit dieser vorteilhaften Maßgabe wird die mittlere Schaltfrectuenz gegenüber dem Einphasenbetrieb um 33,3% gesenkt.Frequent switching between conductive and blocked status of the three semiconductor controllers or in the example mentioned at the beginning of the three transistors in the short-circuit branches is only required for 2/3 of the period. On a switching interval one Transistor irtit 60 ° el corresponding duration always follows a 300el corresponding Rest interval without any switching through to the conductive state. With this advantageous The stipulation is the average switching frequency compared to single-phase operation by 33.3% lowered.

In-dem in jedem Zeitintervall nur zwei der drei Ilalkleitersteller im Umschaltbetrieb arbeiten, wird,wie erwähnt, jede Überbestimmtheit des Systems damit von vorneherein vermieden.In-that in each time interval only two of the three illegal conductor operators work in switching mode, as mentioned, any overdetermination of the system will thus avoided from the outset.

Es brauchen daher für die Steuerung keine einschränkenden Bedingungen aufgestellt zu werden, um aus Überbestimmtheit herrührende Schwierigkeiten zu vermeiden.There are therefore no restrictive conditions required for the control to be set up in order to avoid difficulties arising from overdetermination.

Da in jedem Zeitintervall nur zwei der drei Steller im Umschaltbetrieb arbeiten, können diese beiden vorteilhaft im Gegentakt betrieben werden. Dennoch kann eine völlige Verschiebungssymmetrie der drei aus der Gleichspannung erzeugten Wechselspannungen erreicht werden. Der Gegentaktbetrieb führt zu einer vergleichsweise geringen Pulsation des an den Gleichstromkreis resultierend abgegebenen Stromes, der noch in üblicher Weise geglättet werden kann.Because in each time interval only two of the three actuators are in switchover mode work, these two can advantageously be operated in push-pull mode. Yet a complete symmetry of displacement of the three can be generated from the direct voltage AC voltages can be achieved. The push-pull operation leads to a comparative low pulsation of the resulting current delivered to the direct current circuit, which can still be smoothed in the usual way.

Die Lrfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen wiedergegebenen Beispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine bekannte, eingangs beschriebene Schaltungsanordnung mit Einphasenstromrichter mit zeitvarianter Übersetzung Fig. 2 und Fig. 3 Zeitverläufe der elektrischen Größen der Schaltung nach Fig. 1 wie vorstehend beschrieben, Fig. 4 eine Erweiterung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auf drei Phasen ntit einem Dreiphasenstromrichter mit zeitvarianter Übersetzung und einem gemeinsamen Gleichstromkreis, Fig. 5 bis Fig. 7 Zeitverläufe von Spannungen der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuerten Schaltung gem. Fig. 4, Fig. 8 und Fig. 9 Zeitverläufe von Strömen der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuerten Schaltung gem. Fig. 4 und Fig. 10 ein Grundschwingungszeigerbild für die Grundschazingungsgrößen der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuerten Schaltung gem. Fig. 4.The invention is reproduced in the following with the aid of the drawings Examples explained in more detail. The figures show: FIG. 1 a known, initially described Circuit arrangement with single-phase converter with time-variant translation Fig. 2 and FIG. 3, time curves of the electrical variables of the circuit according to FIG. 1, such as described above, FIG. 4 an extension of the circuit arrangement according to FIG. 1 to three phases with a three-phase converter with time-variant translation and a common direct current circuit, FIGS. 5 to 7 show time curves of voltages the circuit controlled according to the method according to the invention according to Fig. 4, Fig. 8 and FIG. 9 time curves of currents controlled by the method according to the invention The circuit according to FIGS. 4 and 10 shows a fundamental vector image for the fundamental magnitudes the circuit according to FIG. 4 controlled by the method according to the invention.

Das Steuerverfahren ermöglicht es, aus der Gleichspannung E an den wechselstromseitigen Klemmen der drei Gleichrichterbrücken 1 Spannungen zu erzeugen, deren Grundschwinaungsamplitude bei den oben angegebenen Umschalt- und Ruheintervallen im Bereich 0,67 E < û1 < 1,15 E beiliebig einstellbar ist. Erfolgt die Auslegung so, daß der fletriebsbereich im Gebiet der größten Spannungsverhältnisse uA1/E liegt, so bedeutet dies, daß die Sekundärströme des Transformators 6b in einem durch ein bestimjntes Verhältnis von Netz- und Gleichspannung sowie durch die Leistuny gekennzeichneten Betriebspunkt immer nur das 1,15 -fache der Ströme betragen, die sich bei einem Steuerverfahren ergeben, bei dem die Grundschwingungsamplitude der erzeugten Wechsel spannung höchstens den Wert der Gleichspannung erreichen kann. Es läßt sich ausrechnen, daß der Gleichrichtwert der von den Kurzschlußzweigen zu führenden Ströme im Betriebspunkt û = 1,5E bei gleichor Wirkleistung 1 Ä nur 38% des entsprechenden Wertes bei ul = E beträgt.The control method makes it possible from the DC voltage E to the AC-side terminals of the three rectifier bridges 1 to generate voltages, their fundamental oscillation amplitude at the switching and rest intervals specified above can be set as desired in the range 0.67 E <û1 <1.15 E. The interpretation takes place so that the operating range lies in the area of the greatest voltage ratios uA1 / E, so this means that the secondary currents of the transformer 6b in one through one certain ratio of mains and direct voltage as well as indicated by the power Operating point always only be 1.15 times the currents that exist at a Control method result in which the fundamental oscillation amplitude of the generated alternation voltage can at most reach the value of DC voltage. It can be calculated that the rectified value of the currents to be carried by the short-circuit branches at the operating point û = 1.5E with the same active power 1 Ä only 38% of the corresponding value with ul = E is.

Fig. 5 zeigt, daß der niederfrequente Anteil (gestrichelte Kurve) der an den Wechselstromklemmen aus der als glatt vorausgesetzten Gleichspannung heim vorbeschriebenen Wechsel zwischen Umschaltintervall und Ruhe intervall erzeugten Spannung u keineswegs sinusförmig verläuft.Fig. 5 shows that the low-frequency component (dashed curve) that at the AC terminals from the DC voltage assumed to be smooth Home generated change between switching interval and rest interval described above Voltage u is by no means sinusoidal.

Aus Fig. 6 ist zu ersehen, daß die drekt von einem Zweiquadranten-Steller erzeugte Wechsel spannung einen erheb lichen Spannungsanteil u0 enthält, der mit dreifacher Netzfrequenz schwingt. Die entsprechenden Anteile der beiden anderen Stellerspannungen verlaufen wegen der 1200el-Verschiebungssymmetrie genau gleichphasig, so daß die mit drei facher Frequenz schwingenden Spannungsanteile ein Nullsystem bilden, das auf den Verlauf der Netzströme keinerlei Einfluß hat.From Fig. 6 it can be seen that the drekt of a two-quadrant actuator AC voltage generated contains a considerable amount of voltage u0, which is associated with oscillates three times the network frequency. The corresponding proportions of the other two Actuator voltages run exactly in phase because of the 1200el shift symmetry, so that the voltage components oscillating at three times the frequency have a zero system form that has no influence on the course of the network currents.

Fig. 7 zeigt den Verlauf der von einem Halbleiterstelelr aus der Gleichspannung erzeugten Wechselspannung nach Abzug des Nullsystemanteils. Man erkennt, daß der niederfrequente Anteil dieser Spannung (gestrichelte Kurve) genau sinusförmig verläuft. Das Tiefpassverhalten der Transformator-Streuinduktivität bewirkt, daß praktisch nur diese niederfrequente Spannung bzw. ihre Differenz mit der sinusförmigen Netzspannung den Verlauf des Netzstromes bestimmt, der deshalb ebenfalls nahezu sinusförmig verläuft.Fig. 7 shows the course of a semiconductor actuator from the DC voltage generated alternating voltage after subtracting the zero sequence component. You can see that the The low-frequency component of this voltage (dashed curve) is exactly sinusoidal. The low-pass behavior of the transformer leakage inductance causes that practical only this low-frequency voltage or its difference with the sinusoidal mains voltage determines the course of the mains current, which is therefore also almost sinusoidal.

Fig. 8 zeigt den Zeitverlauf des von der dreiphasigen Stromrichterschaltung i:0it Halbleiterstellern bzw. Transistoren 4 an den gemeinsamen Gleichstromkreis abgegebenen Stroai. Man erkennt, daß neben dem konstanten Anteil i (gestrichelte Kurve) nur hochfrequente Wechsel anteile vergleichsweise kleiner Amplitude vorhanden sind.Fig. 8 shows the timing of the three-phase converter circuit i: 0it semiconductor controllers or transistors 4 to the common DC circuit submitted Stroai. It can be seen that in addition to the constant component i (dashed Curve) only high-frequency alternating components of comparatively small amplitude are present are.

Fig. 9 zeigt den praktisch sinusförmig verlaufenden Netzstrom i, wenn die Induktivität LK einer Kurzschlußspannung von uK = 10% entspricht. Der Grunds chwingungsgehalt des dargestellten Stromes i, ist mit gi = 1 - 4 x lo 4 von Idealfall kaum zu unterscheiden.Fig. 9 shows the practically sinusoidal line current i if the inductance LK corresponds to a short-circuit voltage of uK = 10%. The reason oscillation content of the current i shown is ideal with gi = 1 - 4 x lo 4 hardly distinguishable.

In Fig. 10 ist das Zeigerbild der Grundschvringungen von Spannungen und Strömen auf der Primärseite des Transformators 6b dargestellt. Der Verschiebungsfaktor hat auf der Primärseite des Transformators den Wert cos# = 0,995, wenn man den Magnetiwierungsstrom vernachlässigt. Bei der erreichbaren sinusförmigen Spannung hat der leistungsfaktor # = 5i . cos #1 praktisch den gleichen Wert. Das Ausführungsbeispiel zeigt folglich, daß mit dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren, das wenig Aufwand erfordert, Netzrückwirkungen praktisch ausgeschaltet werden können.In Fig. 10 is the vector image of the fundamental fluctuations of voltages and currents on the primary side of the transformer 6b. The shift factor has the value cos # = 0.995 on the primary side of the transformer if the magnetization current neglected. With the achievable sinusoidal voltage, the power factor has # = 5i. cos # 1 practically the same value. The exemplary embodiment consequently shows that with the control method according to the invention, which requires little effort, network perturbations can be practically turned off.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Method for controlling a converter circuit for fed direct current consumers, which converter circuit ge phase essentially an alternating current source, a choke coil, a rectifier bridge, a controllable one Contains semiconductor generator and a smoothing device, for power factor optimization the network variables and the transmission ratio to generate well-smoothed constant variables between the respective phase current and the direct current with switching of the semiconductor controller in the form of a pulse width control within an alternating current period between at least two values are changed, characterized in that each semiconductor controller only during a fraction of the alternating current period between conducting and blocking states - according to a harmonic time variant translation - is switched, with to a switching interval with such frequent switching between switching and lock status is followed by a lock for an idle interval that is less than is the switchover interval, and that only two semiconductor generators in each time interval of the three semiconductor controllers work in switching mode.

2. The method according to claim 1, characterized in that the two Semiconductors operating in switching mode are operated in push-pull mode will.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that the frequent switching of a semiconductor controller a total of 2/3 of a AC period is carried out, each on a switching interval of 60 ° el followed by a rest interval of 30 ° el.