DE3302093A1 - Circuit arrangement for reducing the harmonic content in the mains current in the case of mains rectification - Google Patents
Circuit arrangement for reducing the harmonic content in the mains current in the case of mains rectificationInfo
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Abstract
Description
SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR VERMINDERUNG DES OBER--WELLENANTEILS IM NETZSTROM BEI NETZGLEiCHRICHTUNG BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verminderung des Oberwellenanteils im Netzstrom bei Netzgleichrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. CIRCUIT ARRANGEMENT TO REDUCE THE UPPER WAVE COMPONENT IN THE MAINS POWER FOR NETWORK EQUIPMENT DESCRIPTION The invention relates to a circuit arrangement to reduce the harmonic content in the mains current in case of mains rectification according to the preamble of claim 1.
Am Wechselstromnetz betriebene Geräte der unterschiedlichsten Anwendungsbereiche erfordern vielfach eine Gleichrichtung des Wechselstromes für einen angeschlossenen Verbraucher bzw. eine angeschlossene Schaltung.Devices operated on the AC network for a wide variety of applications often require a rectification of the alternating current for a connected Consumer or a connected circuit.
Je nach Aufwand bei der Gleichrichtung ergibt sich ein mehr oder weniger hoher Oberwellengehalt des aufgenommenen Netzstroms, der beispielsweise durch einen Siebkondensator hervorgerufen wird und in vielen Anwendungsbereichen bzw. Geräten störend wirkt. Grenzwerte für den Oberwellenanteil sind beispielsweise in DIN-Nonnen und EVU-Vorschriften festgelegt.Depending on the effort involved in the rectification, there is a more or less high harmonic content of the mains current drawn, for example by a Filter capacitor is caused and in many areas of application or devices is disturbing. Limit values for the harmonic content are, for example, in DIN nuns and EVU regulations.
Durch Parallelschaltung von Kondensatoren und Reihenschaltung von Induktivitäten ist eine weitgehende Glättung der vom Ladekondensator herrührenden Pulsationen des Netzstroms möglich. Schaltungsanordnungen zur Verminderung des Oberwellenanteils im Netzstrom beispielsweise in Vorschaltgeräten von Entladungslampen sehen eine Siebdrossel vor. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines aktiven Filters, welches jedoch wesentlich größer und teurer als das Lampenbetriebsteil selbst ist.By connecting capacitors in parallel and connecting in series Inductivities are largely a smoothing of those caused by the charging capacitor Pulsations of the mains current possible. Circuit arrangements for reducing the harmonic content in the mains power, for example in ballasts for discharge lamps, see a Filter throttle before. Another option is to use an active one Filters, which, however, are much larger and more expensive than the lamp operating part itself is.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Verminderung des Oberwellenanteils im Netzstrom bei Netzgleichrichtung anzugeben, die einfach aufgebaut ist, bestehende Vorschriften zu berücksichtigen gestattet und auch für getaktete Lasten, z. B. Schaltregler, Leistungsgeneratoren, geeignet ist.The invention is based on the object of a circuit arrangement to reduce the harmonic content in the mains current in case of mains rectification, which is simply structured and allows existing regulations to be taken into account and also for cycled loads, e.g. B. switching regulators, power generators, suitable is.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden-Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the in the characterizing part of claim 1 specified features solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9.Advantageous developments of the circuit arrangement according to the invention result from subclaims 2 to 9.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann der Oberwellenanteil des Netzstroms deutlich gesenkt werden (beispielsweise um den Faktor 3 bis 5). Allgemein ist die Schaltungsanordnung für Verbraucher geeignet, die, wenn sie in größerer Anzahl vorliegen, durch den hohen Oberwellenanteil im Netzstrom (vor allem zweite Oberwelle) einen zu hohen Spannungsabfall im Mp-Leiter verursachen, auch wenn diese Verbraucher auf die drei Phasen des Netzes gleich verteilt sind. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für elektronische Vorschaltgeräte von Entladungslampen, wie z. B. Leuchtstofflampen und Quecksilberdampflampen.With the circuit arrangement according to the invention, the harmonic content the mains current can be significantly reduced (for example by the factor 3 to 5). In general, the circuit arrangement is suitable for consumers who, if they are present in greater numbers due to the high proportion of harmonics in the mains current (especially the second harmonic) cause too high a voltage drop in the Mp conductor, even if these consumers are evenly distributed over the three phases of the network. The circuit arrangement according to the invention is particularly suitable for electronic Ballasts for discharge lamps, such as B. fluorescent lamps and mercury vapor lamps.
Auch läßt sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung selbstverständlich für nicht-getaktete Lasten verwenden, wodurch sie sichiweiter vereinfacht.The circuit arrangement according to the invention can of course also be used Use for non-pulsed loads, which simplifies it further.
Außerdem vermeidet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung die Nachteile bekannter Schaltungsanordnungen, wie z. B. große, teure und schwere Siebdrosseln bzw..In addition, the circuit arrangement according to the invention avoids the disadvantages known circuit arrangements, such as. B. large, expensive and heavy filter throttles respectively..
aufwendige, teure aktive Filterschaltungen und ist insbesondere bei getakteten Versorgungsgeräten bzw. für getaktete Lasten (Schaltregler, Leistungsgeneratoren, usw.) geeignet.elaborate, expensive active filter circuits and is particularly at clocked supply devices or for clocked loads (switching regulators, power generators, etc.) suitable.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beispielsweise näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawing figures for example explained in more detail.
Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und Fig. 3 eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1.1 shows a circuit arrangement according to the invention, Fig. 2 shows an advantageous further development of the circuit arrangement according to FIGS. 1 and 3 a further advantageous development of the circuit arrangement according to FIG. 1.
Die Erfindung geht aus von dem Problem, daß ein Speicherkondensator bei Netzgleichrichtung nur in einem schmalen Bereich der Sinus-Halbwelle Strom aufnimmt, und damit dem Netzstrom sehr kräftige Oberwellen aufprägt. The invention is based on the problem that a storage capacitor with mains rectification only draws current in a narrow range of the sine half-wave, and thus impresses very powerful harmonics on the mains current.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zielt demzufolge darauf ab, den Stromflußwinkel deutlich zu vergrößern, und zwar auch über den Maximalwert der Spannung hinaus. The circuit arrangement according to the invention is therefore aimed at from to increase the current conduction angle significantly, even beyond the maximum value the tension.
Es läßt sich also - eine zulässige Welligkeit der positiven Spannung vorausgesetzt - die Versorgung vom Netz erst bei einer definierten Unterspannung unterbrechen. In der dann entstehenden Lücke zwischen zwei Halbwellen muß die Versorgungsspannung über Speicherbauteile aufrechterhalten werden. Es ergibt sich somit ein Kurvenverlauf, in dern die Lücke zwischen den oberen Bereichen zweier Halbwellen durch beispielsweise einen sägezahnförmigen Kurvenzug verbunden ist, wobei der obere Bereich einer Halbwelle den Stromflußwinkel darstellt. Wird eine größere Welligkeit toleriert, so kann der Stromflußwinkel weiter vergrößert werden. Die eventuell starke Welligkeit der entstehenden' positiven Spannung kann z. B. von Schaltreglern toleriert werden. Wichtig ist für diese vor allen Dingen, daß keine Spannungs- bzw. Stromlücke entsteht. Der Schaltregler kann außerdem so geregelt werden, daß seine Stromaufnahme eine Funktion der angebotenen positiven Spannung ist, und er somit eine ohmsche Last darstellt. So it can be - a permissible ripple of the positive voltage provided - the power supply from the mains is only available at a defined undervoltage interrupt. In the gap that then arises between two half-waves, the supply voltage must can be maintained via memory components. The result is a curve, in which the gap between the upper ranges of two half-waves by for example a sawtooth-shaped curve is connected, the upper region of a half-wave represents the current conduction angle. If a larger ripple is tolerated, the Current conduction angle can be increased further. The possibly strong ripple of the emerging' positive voltage can e.g. B. be tolerated by switching regulators. Is important for above all, that there is no voltage or current gap. The switching regulator can also be regulated so that its power consumption is a function of the offered is positive voltage, and it therefore represents an ohmic load.
Gemäß der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird die an Eingangsklemmen anliegende Wechselspannung in einem Gleichrichter GL gleichgerichtet und anschließend über eine Reihenschaltung aus einer Diode Dl und einem Widerstand R1 auf einen ersten Kondensator C1 zu dessen Aufladung gegeben (Ladekreis). Über die Diode Dl und den Widerstand R1, der die Aufgabe hat, den Ladestrom zu begrenzen wie auch den Ladestrom über das Maximum der Sinus-Halbwelle aufrechtzuerhalten und langsam abklingen zu lassen, wird der erste Kondensator Cl auf eine Spannung aufgeladen, die kleiner als eine maximale Eingangsspannung Emax ist.. Beginnt die Eingangsspannung UE zu sinken, vergrößert sich die Spannung.According to the circuit arrangement according to the invention according to FIG. 1, the AC voltage applied to input terminals is rectified in a rectifier GL and then via a series circuit of a diode Dl and a resistor R1 given to a first capacitor C1 to charge it (charging circuit). Above the diode Dl and the resistor R1, which has the task of limiting the charging current as well as maintaining the charging current above the maximum of the sine half-wave and slowly decay, the first capacitor Cl is charged to a voltage, which is less than a maximum input voltage Emax .. The input voltage begins As UE decreases, the voltage increases.
an einem festeingestellten Thyristor (Thyristorte.trode TT), bis dieser Thyristor seine Zündspannung erreicht.on a permanently set thyristor (Thyristorte.trode TT) until this Thyristor has reached its ignition voltage.
Die Thyristortetrode TT ist dabei anodenseitig mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und dem ersten Kondensator Cl und kathodenseitig mit einer Spule L verbunden, an die eine weitere Diode D3 als Verbindung zum einen Ausgangsanschluß des Gleichrichters GL angeschlossen ist (Plusleitung). Parallel zur Thyristortetrode TT und der Spule L ist eine Reihenschaltung aus einem weiteren Widerstand R2 und einer Diode D2 geschaltet. Die Thyristortetrode kann funktionsmäßig durch einen über eine Zenerdiode in Verbindung mit einem Widerstand getriggerten Thyristor ersetzt werden (nicht dargestellt). Dies bringt den Vorteil einer deutlichen Verkleinerung der Speicherdrossel durch einen kleineren zulässigen Haltestrom.The thyristor tetrode TT is on the anode side with the connection point between the resistor R1 and the first capacitor Cl and on the cathode side with connected to a coil L, to which a further diode D3 as a connection to an output terminal of the rectifier GL is connected (positive lead). Parallel to the thyristor tetrode TT and the coil L is a series circuit of another Resistor R2 and a diode D2 connected. The thyristor tetrode can functionally triggered by a Zener diode in conjunction with a resistor Thyristor must be replaced (not shown). This brings the advantage of a significant Reduction of the storage choke through a smaller permissible holding current.
Der Kondensator C1 entlädt sich anschließend über den festeingestellten Thyristor, die Spule L und die Diode D3 (Entladekreis) auf einen zweiten Kondensator C2 und den angeschlossenen Verbraucher Z, wobei der zweite Kondensator C2 an die Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters GL angeschlossen ist.The capacitor C1 then discharges via the fixed setting Thyristor, coil L and diode D3 (discharge circuit) on a second capacitor C2 and the connected consumer Z, the second capacitor C2 to the Output terminals of the rectifier GL is connected.
Da bei Schaltungsanordnungen mit gleichgerichteter Netzspannung oft eine Elektronik angeschlossen ist, d.ie pulsförmige Ströme aufnimmt (z.B. Leistungsgenerator, Schaltregler), muß eine Vorkehrung getroffen werden, um in der Laststrompause des Verbrauchers den Stromfluß durch den Thyristor aufrechtzuerhalten. Dies wird durch die Spule L vollzogen, die über die Diode D2 und den Widerstand R2 teilweise ihre Energie abgibt (Haltekreis).This is often the case with circuit arrangements with rectified mains voltage an electronic system is connected that absorbs pulsed currents (e.g. power generator, Switching regulator), a precaution must be taken to prevent the Consumers to maintain the flow of current through the thyristor. This is going through the coil L completed, which partially their via the diode D2 and the resistor R2 Releases energy (holding circle).
Da der angeschlossene Verbraucher Z, z.B. über seine Rückschlagdioden DR1 kurzzeitig Energie auf die Plusleitung abgibt, kann ein kleiner Kondensator C2 diese.Since the connected consumer Z, e.g. via its non-return diodes DR1 briefly releases energy on the positive line, a small capacitor can C2 this.
Störung deutlich verkleinern, ohne die Funktion der Schaltung zu beeinträchtigen.Significantly reduce the disturbance without impairing the function of the circuit.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2, die eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 darstellt, wird ein weiterer Kondensator C3 analog zur Funktion gemäß Fig. 1 von der gleichgerichteten Wechselspannung über eine Reihenschaltung aus einer Diode D4 und einem Widerstand R3 mitaufgeladen.In the circuit arrangement according to FIG. 2, which is an advantageous further development 1 represents a further capacitor C3 analogous to the function according to FIG. 1 from the rectified alternating voltage a series circuit of a diode D4 and a resistor R3 is also charged.
Beim Zünden einer Triggerdiode DT1 wird zunächst ein Thyristor Thl durchgeschaltet und damit der weitere Kondensator C3 auf die Gate-Elektrode G2 eines Thyristors Th2 geschaltet. Der Kondensator C3 versorgt nun den Thyristor Th2 mit Gate-Strom. Der Kondensator Cl wird über den Thyristor Th2 auf die Plusleitung geschaltet, in der sich zwischen dem kathodellseitigen Anschluß des Thyristors Th2 und dem einen Anschluß des Kondensators C2 eine weitere Diode D5.befindet.When a trigger diode DT1 is ignited, a thyristor Thl switched through and thus the further capacitor C3 to the gate electrode G2 of a Thyristor Th2 switched. The capacitor C3 now also supplies the thyristor Th2 Gate current. The capacitor Cl is switched to the positive line via the thyristor Th2, in which between the cathode-side connection of the thyristor Th2 and the one Connection of the capacitor C2 is another diode D5.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 unterscheid-et sich, wie vorstehend durch die Funktionsbeschreibung erkennbar, von der Schaltungsanordnung gemaß Fig. 1. dadurch, daß ein weiterer Kondensator C3 über die Diode D4 und den Widerstand R3 mitaufgeladen wird und der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C3 und dem Widerstand R3 mit der Triggerdiode DTI und einem Widerstand R6 verbunden ist, an den die Anode des Thyristors Thl angeschlossen ist. Die Gate-Elektrode G1 des Thyristors Thl ist über einen Widerstand R5 mit dem anderen Anschluß der Triggerdiode DT1 verbunden, an den ferner ein Wider-.stand R4 und ein Kondensator C4 als Verbindung zur Plus leitung angeschlossen ist. Kathodenseitig ist der Thyristor Thl zum einen mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C4 und dem Widerstand R 4, zum anderen mit einem Widerstand R7 verbunden, an den ein, mit der Plus leitung verbundener Widerstand R8 angeschlossen ist. Zwischen den Widerständen R7 und R8 ist die Gäte-Elektrode G2 des Thyristors Th2 angeschlossen, der anodenseitig mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Kondensator Cl und dem Widerstand Rl und kathodenseitig mit der Plus leitung verbunden ist. Der Ladekreis in Fig. 2 entspricht dem von Fig. 1, während der Entladekreis sich aus den Elementen C1, Th2 und D5 zusammensetzt. Als Haltekreis sind in Fig. 2 die Elemente C3, R6, Thl, R7 und R8 anzusehen, während die Elemente DTt, R4, R5 und C4 einen Triggerkreis bilden.The circuit arrangement according to FIG. 2 differs as above recognizable by the functional description, from the circuit arrangement according to Fig. 1. in that another capacitor C3 across the diode D4 and the resistor R3 is also charged and the connection point between the capacitor C3 and the Resistor R3 is connected to the trigger diode DTI and a resistor R6 to which the anode of the thyristor Thl is connected. The gate electrode G1 of the thyristor Thl is via a resistor R5 to the other terminal of the trigger diode DT1 connected, to which also a resistor R4 and a capacitor C4 as a connection is connected to the plus line. On the cathode side, the thyristor Thl is on the one hand with the connection point between the capacitor C4 and the resistor R 4, for the other connected to a resistor R7, to the one connected to the positive line Resistor R8 is connected. The guest electrode is between the resistors R7 and R8 G2 of the thyristor Th2 connected, the anode side with the connection point between the first capacitor Cl and the resistor Rl and on the cathode side with the plus line is connected. The charging circuit in Fig. 2 corresponds to that of Fig. 1, while the discharge circuit is composed of the elements C1, Th2 and D5. As a holding circle the elements C3, R6, Thl, R7 and R8 are to be seen in FIG. 2, while the elements DTt, R4, R5 and C4 form a trigger circuit.
In Fig. 3, die eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach Fig. 1 darstellt, sind - ebenso wie bei der Fig. 2 - mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Gemäß der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wird ein deutlich kleinerer Haltestrom des Thyristors (wenige mA) ausgenutzt. Der erste Kondensator Cl wird wie im Zusammenhang mit der Beschreibung zur Fig. 1 angegeben geladen. Tritt am Kondensator C1 eine Spannungsdifferenz zur Eingangs- spannung UE auf, wird über eine Diode D6 und einen Widerstand R13 ein Kondensator C5 solange aufgeladen, bis eine-Trigger-Diode DT2 seine Schaltschwelle erreicht (Zeitverzögerung).In Fig. 3, another embodiment of the circuit arrangement according to the invention according to Fig. 1, are - as in Fig. 2 - with the circuit arrangement Parts that correspond to FIG. 1 have been given the same reference numerals. According to the The circuit arrangement according to FIG. 3 results in a significantly smaller holding current of the thyristor (a few mA) used. The first capacitor Cl is as in connection with the Description for Fig. 1 indicated loaded. If there is a voltage difference across capacitor C1 to the entrance voltage UE is via a diode D6 and a Resistor R13 charges a capacitor C5 until a trigger diode DT2 its switching threshold has been reached (time delay).
Dadurch entlädt sich der Kondensator C5 über die Triggerdiode DT2 und einen Widerstand R11 auf das Gate G3 eines Thyristors Th3, der die Ladung des Kondensators Cl auf die Plus leitung schaltet. Der Haltestrom des Thyristors Th3 wird durch einen kathodenseitig angeschlossenen Widerstand R12 erzeugt. Eine Diode D5 und ein Kondensator C2 verhindern, daß Energie vorn angeschlossenen Verbraucher bzw. der angeschlossenen Last den Thyristor Th3 löscht.As a result, the capacitor C5 discharges via the trigger diode DT2 and a resistor R11 to the gate G3 of a thyristor Th3, which reduces the charge of the Capacitor Cl switches to the positive line. The holding current of the thyristor Th3 is generated by a resistor R12 connected on the cathode side. A diode D5 and a capacitor C2 prevent energy from being drawn from the connected consumer or the connected load clears the thyristor Th3.
Der Entladekreis setzt sich gemäß Fig. 3 aus den Elementen C1 D6, Th3 und D5 zusammen, während den Haltekreis hierin die Elemente Cl, D6, Ph3 und R12 bilden.According to FIG. 3, the discharge circuit consists of the elements C1 D6, Th3 and D5 together, while the holding circle here contains the elements Cl, D6, Ph3 and Form R12.
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Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19833302093 DE3302093A1 (en) | 1983-01-22 | 1983-01-22 | Circuit arrangement for reducing the harmonic content in the mains current in the case of mains rectification |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19833302093 DE3302093A1 (en) | 1983-01-22 | 1983-01-22 | Circuit arrangement for reducing the harmonic content in the mains current in the case of mains rectification |
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DE3302093A1 true DE3302093A1 (en) | 1984-07-26 |
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ID=6188954
Family Applications (1)
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DE19833302093 Withdrawn DE3302093A1 (en) | 1983-01-22 | 1983-01-22 | Circuit arrangement for reducing the harmonic content in the mains current in the case of mains rectification |
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DE (1) | DE3302093A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0298562A2 (en) | 1987-07-07 | 1989-01-11 | Philips Patentverwaltung GmbH | Circuit arrangement for the transmission of electric energy |
-
1983
- 1983-01-22 DE DE19833302093 patent/DE3302093A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0298562A2 (en) | 1987-07-07 | 1989-01-11 | Philips Patentverwaltung GmbH | Circuit arrangement for the transmission of electric energy |
EP0298562A3 (en) * | 1987-07-07 | 1989-10-11 | Philips Patentverwaltung Gmbh | Circuit arrangement for the transmission of electric energy |
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