DE4428907A1

DE4428907A1 - AC voltage/DC voltage power convertor

Info

Publication number: DE4428907A1
Application number: DE19944428907
Authority: DE
Inventors: Shoji Mizoguchi; Haruki Ogawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-08-17
Filing date: 1994-08-16
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2014-08-17
Also published as: CN1033941C; CN1099199A; DE4428907B4; JPH0759352A; JP3272495B2

Abstract

The described AC/DC power convertor (rectifier) converts AC power into DC power and supplies the DC power to a load. A reference voltage adjusting circuit generates a desired voltage Vdc<*>. A rectifier is designed for an output voltage which is equal to the desired voltage Vdc<*>. A control device compares the voltage across the load and the desired voltage Vdc<*> and generates a command for a pulse width modulator convertor in order to control the pulse width modulator convertor to output power corresponding to the difference between the desired voltage Vdc<*> and the voltage across the load when the voltage across the load drops below the desired voltage Vdc<*>. When the voltage across the load is not less than the desired voltage Vdc<*>, only the rectifier feeds DC voltage power to the load. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselspan nungs/Gleichspannungs-Wandler zum Umwandeln von Wechsel spannung oder Wechselstrom, die bzw. der diesem von einer Wechselspannungs- bzw. Wechselstrom-Quelle zugeführt wird, in eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom, und zum Um wandeln einer Gleichspannung bzw. eines Gleichstroms, die bzw. der diesem von einer Gleichspannungs- bzw. Gleich stromquelle zugeführt wird, in eine Wechselspannungsener gie.The invention relates to an alternating chip voltage / DC converter for converting AC voltage or alternating current generated by one AC voltage or alternating current source is supplied, into a DC voltage or a DC current, and for order convert a DC voltage or a DC current or that of a DC voltage or DC Power source is fed into an AC voltage generator gie.

In Fig. 19, die einen herkömmlichen, in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 61-66569 offenbarten Wechselspannungs/Gleichspannungs-Wandler veranschaulicht, sind eine mit einer Wechselspannungsquelle verbundene Wech selspannungs- bzw. Wechselstrom-Speiseleitung 1, Transfor matoren 2 und 3, eine Wechselspannungsreaktanz 4 zur Auf prägung einer Grenze für die Stromveränderungsrate, ein Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 (PWM-Wandler), der von einer Wechselspannungsquelle zugeführte Wechselspannung in Gleichspannung umwandelt, die Gleichspannung einer Gleich spannungslast 9 wie etwa einem Inverter zuführt, die durch die Gleichspannungslast 9 regenerierte Gleichspannungslei stung in Wechselspannungsleistung umwandelt und die regene rierte Wechselspannungsleistung der Wechselspannungsquelle zuführt, ein Gleichrichter, der parallel zu dem Pulsbrei tenmodulator-Wandler 5 über eine Gleichspannungsreaktanz 7, die mit einem Gleichspannungs-Ausgangsanschluß verbunden ist, geschaltet ist, um die von der Wechselspannungsquelle zugeführte Gleichspannung bzw. Wechselspannung in die Gleichspannung umzuwandeln und die Gleichspannung der Gleichspannungslast 9 zuzuführen, und ein Glättungskonden sator 8 gezeigt, der mit den Gleichspannungs-Ausgangsan schlüssen des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5 verbunden ist. In Fig. 19, which illustrates a conventional AC / DC converter disclosed in Japanese Patent Publication (Kokai) No. 61-66569, an AC power supply line 1 connected to an AC voltage source, transformers 2 and 3 are shown , An AC voltage reactance 4 for embossing a limit for the current change rate, a pulse width modulator converter 5 (PWM converter) which converts AC voltage supplied from an AC voltage source into DC voltage, which feeds the DC voltage to a DC voltage load 9, such as an inverter, by the DC voltage load 9 regenerated DC voltage into AC power and converts the regenerated AC power to the AC voltage source, a rectifier that is parallel to the pulse width modulator converter 5 via a DC reactance 7 , which is connected to a DC output connection, ge is switched to convert the direct voltage or alternating voltage supplied from the alternating voltage source into the direct voltage and to supply the direct voltage to the direct voltage load 9 , and a smoothing capacitor 8 is shown, which is connected to the direct voltage output connections of the pulse width modulator converter 5 .

Die Betriebsweise dieses Wechselspan nungs/Gleichspannungs-Wandlers wird nachstehend beschrie ben.The operation of this AC chip voltage / DC converter is described below ben.

Der Wechselspannungs/Gleichspannungs-Wandler arbeitet in einem Energiespeisebetrieb, bei dem Wechselspannung (bzw. Wechselstrom), die von der Wechselspannungsquelle über die Wechselspannungs-Speiseleitung 1 zugeführt wird in Gleichspannung umgewandelt und die Gleichspannung der Gleichspannungslast 9 zugeführt wird, oder in einem regene rativen Betrieb, bei dem durch die Gleichspannungslast 9 regenerierte bzw. erzeugte Gleichspannungsenergie in Wech selspannungsenergie umgewandelt und die regenerierte Wech selspannungsenergie der Wechselspannungsquelle zurückge speist wird. Zunächst wird die Betriebsweise im Energie speisebetrieb erläutert.The AC voltage / DC converter works in an energy supply mode, in which AC voltage (or alternating current), which is supplied from the AC voltage source via the AC voltage feed line 1 , is converted into DC voltage and the DC voltage is supplied to the DC voltage load 9 , or in a regenerative operation wherein said regenerated by the DC voltage load 9 and DC voltage generated energy in Wech selspannungsenergie converted and the regenerated Wech selspannungsenergie the AC voltage source is fed Retired. First, the mode of operation in energy supply mode is explained.

Im Energiespeisebetrieb wandelt der PWM-Wandler 5 Wech selspannungsenergie, die von der Wechselspannungsenergie quelle zugeführt wird, in Gleichspannungsenergie um und führt die Gleichspannungsenergie der Gleichspannungslast unter Steuerung durch eine nicht gezeigte Steuerung zu. Die elektrische Energie der Gleichspannung wird in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung der Gleichspannungslast gere gelt, d. h. die elektrische Energie der Gleichspannung wird zur Vermeidung einer zu knappen Energieversorgung erhöht, wenn sich die Leistungsanforderung der Gleichspannungslast 9 vergrößert, und die elektrische Energie der Gleichspan nung wird zur Vermeidung übermäßiger Energieversorgung re duziert, wenn sich die Leistungsanforderung der Gleichspan nungslast 9 verringert.In the energy supply mode, the PWM converter 5 converts alternating voltage energy, which is supplied by the alternating voltage energy, into direct voltage energy and supplies the direct voltage energy to the direct current load under the control of a controller, not shown. The electrical energy of the DC voltage is regulated depending on the power requirement of the DC voltage load, ie the electrical energy of the DC voltage is increased to avoid a scarce energy supply when the power requirement of the DC voltage load 9 increases, and the electrical energy of the DC voltage is avoided excessive power supply is reduced when the power requirement of the DC voltage load 9 decreases.

Weiterhin muß der stabile Betrieb der Gleichspannungs last 9 während des Betriebs in einem Energiespeisebetrieb sichergestellt sein. Daher führt der Pulsbreitenmodulati ons-Wandler 5 Gleichspannungsenergie der Gleichspannungs last zu, so daß die Gleichspannung Vdc, die gleich der an den Glättungskondensator 8 angelegten Gleichspannung ist, an die Gleichspannungslast 9 angelegt wird, d. h. der Puls breitenmodulator-Wandler 5 arbeitet derart, daß die an die Gleichspannungslast 9 angelegte Gleichspannung Vdc mit ei ner eingestellten Spannung bzw. Sollspannung Vdc* zur Über einstimmung gebracht wird, die gleich der Nennspannung der Gleichspannungslast 9 ist.Furthermore, the stable operation of the DC voltage load 9 must be ensured during operation in an energy supply operation. Therefore, the pulse width modulation converter 5 supplies DC power to the DC load, so that the DC voltage Vdc, which is equal to the DC voltage applied to the smoothing capacitor 8, is applied to the DC load 9 , that is, the pulse width modulator converter 5 operates so that the DC voltage Vdc applied to the DC voltage load 9 is brought into agreement with a set voltage or target voltage Vdc * which is equal to the nominal voltage of the DC voltage load 9 .

Die Veränderung der Kapazität der Gleichspannungslast 9 bewirkt eine Veränderung der Gleichspannung Vdc, die an den Glättungskondensator 8 angelegt ist. Wenn beispielsweise die Kapazität der Gleichspannungslast 9 ansteigt, erfordert die Gleichspannungslast 9 zusätzliche elektrische Energie vom Glättungskondensator 8, um den Mangel der elektrischen Energie der Gleichspannungsenergie zu ergänzen, so daß dem zufolge die an den Glättungskondensator 8 angelegte Gleich spannung Vdc abfällt. In einem solchen Fall steuert die Steuereinrichtung den Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 in Ab hängigkeit von dem Unterschied zwischen der Spannung Vdc der Gleichspannung und der eingestellten Spannung Vdc* der art, daß die Gleichspannung Vdc mit der eingestellten Span nung Vdc* übereinstimmt.The change in the capacitance of the DC voltage load 9 causes a change in the DC voltage Vdc that is applied to the smoothing capacitor 8 . For example, if the capacitance of the DC voltage load 9 increases, the DC voltage load 9 requires additional electrical energy from the smoothing capacitor 8 to make up for the lack of electrical energy of the DC voltage energy, so that the DC voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 falls. In such a case, the control device controls the pulse width modulator converter 5 as a function of the difference between the voltage Vdc of the direct voltage and the set voltage Vdc * in such a way that the direct voltage Vdc corresponds to the set voltage Vdc *.

Da jedoch eine Grenze für die Gleichspannungs-Speiseka pazität des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5 existiert, kann der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 keine ausreichende Gleichspannungsenergie zur Gleichspannungslast 9 zuführen, wenn sich die Kapazität der Gleichspannungslast 9 übermäßig vergrößert. In einem solchen Fall ist der Pulsbreitenmodu lator-Wandler 4 überlastet und die an den Glättungskonden sator 8 angelegte Gleichspannung Vdc beginnt abzufallen.Since, however, a limit to the DC voltage menu is based on capacity of the pulse width modulator converter 5 exists, the pulse width modulator converter 5 can perform sufficient DC power to the DC load 9, if the capacity of the direct current load 9 excessively increased. In such a case, the pulse width modulator converter 4 is overloaded and the DC voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 begins to drop.

Der Wechselspannungs/Gleichspannungs-Energiewandler bzw. Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler ist mit dem Gleichrichter 6 versehen, um den Pulsbreitenmodulator-Wand ler 5 von übermäßiger Belastung zu verschonen. Der Gleich richter 6 arbeitet lediglich, wenn der Pulsbreitenmodula tor-Wandler 5 überlastet ist.The AC voltage / DC energy converter or AC / DC energy converter is provided with the rectifier 6 in order to spare the pulse width modulator converter 5 from excessive load. The rectifier 6 works only when the pulse width modulator tor converter 5 is overloaded.

Die Ausgangsgleichspannung Vdd des Gleichrichters 6 ist niedriger als die eingestellte Spannung Vdc*. Daher sind im normalen Betriebszustand, bei dem der Pulsbreitenmodulator- Wandler 5 nicht überlastet ist, die Dioden des Gleichrich ters 6 in Gegenrichtung vorgespannt und der Gleichrichter 6 bewirkt keine Spannungsspeisung. Wenn die an den Glättungs kondensator 8 angelegte Spannung Vdc unter die Ausgangs gleichspannung Vdd des Gleichrichters 6 absinkt, sind die Dioden in Vorwärtsrichtung vorgespannt und der Gleichrich ter 6 bewirkt eine Leistungsspeisung.The DC output voltage Vdd of the rectifier 6 is lower than the set voltage Vdc *. Therefore, in the normal operating state in which the pulse width modulator converter 5 is not overloaded, the diodes of the rectifier 6 are biased in the opposite direction and the rectifier 6 does not cause any voltage supply. When the voltage applied to the smoothing capacitor 8 Vdc drops below the DC output voltage Vdd of the rectifier 6 , the diodes are biased in the forward direction and the rectifier 6 causes a power supply.

Folglich verschont der Gleichrichter 6 den Pulsbreiten modulator-Wandler 6 gegenüber übermäßiger Belastung, so daß die an den Glättungskondensator 8 angelegte Gleichspannung Vdc auf die eingestellte Spannung Vdc* anwächst.Consequently, the rectifier 6 protects the pulse width modulator converter 6 from excessive load, so that the DC voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 increases to the set voltage Vdc *.

Im regenerierenden Betrieb vergrößert die Gleichspan nungs- bzw. Gleichstromenergie, die durch die Gleichspan nungslast 9 regeneriert bzw. erzeugt wird, die Gleichspan nung Vdc, die an den Glättungskondensator 8 angelegt wird. Die Steuerung arbeite dann in einer Weise, die gleichartig wie bei der Energiespeisung ist, um den Pulsbreitenmodula tor-Wandler 5 derart zu steuern, daß die Gleichspannung Vdc mit der eingestellten Spannung Vdc* übereinstimmt. Der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 wandelt dann die Gleich stromenergie, die durch die Gleichspannungslast 9 erzeugt wird, in Abhängigkeit von der Steuerung durch die Steuer einrichtung in Wechselstromenergie um und speist die rege nerierte Wechselstromenergie zur Wechselspannungs- bzw. Wechselenergiequelle.In regenerative operation, the DC voltage or DC energy regenerated or generated by the DC voltage load 9 increases the DC voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 . The controller then operates in a manner similar to that of the energy supply in order to control the pulse width modulator converter 5 in such a way that the DC voltage Vdc matches the set voltage Vdc *. The pulse width modulator converter 5 then converts the direct current energy that is generated by the direct voltage load 9 , depending on the control by the control device into alternating current energy and feeds the regenerated alternating current energy to the alternating voltage or alternating energy source.

Die Fig. 20 und 21 zeigen einen weiteren Energie wandler zum Umwandeln von Wechselstromenergie, die von ei ner Wechselstromenergiequelle zugeführt wird, in Gleich stromenergie und zum Umwandeln von durch eine Gleichspan nungslast erzeugter Gleichstromenergie in Wechselstromener gie, wie er in der japanischen Patentoffenlegung (Kokai) Nr. 59-70185 offenbart ist. In den Fig. 20 und 21 ist mit 10 eine rasch unterbrechende Sicherung, mit 11 ein Schalter und mit 12 ein strombegrenzender Widerstand für die anfängliche Ladung bezeichnet. FIGS. 20 and 21 show a further energy converter for converting AC power that is supplied from egg ner AC power source, power into DC and converting voltage load by a DC clamping generated direct current energy into Wechselstromener energy, as in Japanese Patent Laid-Open (Kokai) No. 59-70185. In Figs. 20 and 21, with 10 a rapidly interrupting fuse 11 with a switch 12 and with a current limiting resistor for the initial charge, respectively.

Der in dieser Weise aufgebaute herkömmliche Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandler ist zum Speisen von Ener gie, die die Kapazität des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5 überschreitet, imstande, da der Gleichrichter 6 im Sinne einer Energiespeisung arbeitet, wenn der Pulsbreitenmodula tor-Wandler 5 überlastet ist. Daher kann der Pulsbreitenmo dulator-Wandler 5 selbst dann, wenn er überlastet ist, ge genüber übermäßiger Belastung geschont werden. Wenn jedoch der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 überlastet ist, fällt die Gleichspannung Vdc für ein Zeitintervall scharf ab, was den Betrieb der Gleichspannungslast 9 nachteilig beein flußt.The conventional AC / DC energy converter constructed in this way is capable of supplying energy that exceeds the capacity of the pulse width modulator converter 5 , since the rectifier 6 operates in the sense of energy supply when the pulse width modulator converter 5 is overloaded . Therefore, the pulse width modulator converter 5 can be protected from excessive load even when it is overloaded. However, when the pulse width modulator converter 5 is overloaded, the DC voltage Vdc falls off sharply for a time interval, which influ- 9 impressive adversely the operation of the DC load.

Weiterhin erzeugt der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5, wenn er überlastet ist, einen maximalen Strom, der seinem Nennstrom entspricht, und ist nicht mehr imstande, den Strom zu erhöhen, um die reaktive Energie (Blindenergie) zu regeln. Demzufolge tritt das Problem auf, daß die Regelung der reaktiven Energie im wesentlichen unmöglich ist, wenn der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 überlastet ist.Furthermore, the pulse width modulator converter 5 , when overloaded, generates a maximum current which corresponds to its nominal current and is no longer able to increase the current in order to regulate the reactive energy (reactive energy). As a result, there arises a problem that the regulation of the reactive energy is substantially impossible when the pulse width modulator converter 5 is overloaded.

Der Gleichrichter 6 bewirkt lediglich dann eine Ener giespeisung, wenn der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 über lastet ist, und führt keine Energiespeisung während des normalen Betriebszustands durch, bei dem der Pulsbreitenmo dulator-Wandler 5 nicht überlastet ist. Daher muß während des normalen Betriebszustands die gesamte Energie durch den Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 erzeugt werden und folglich muß der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 so ausgelegt sein, daß er eine große Kapazität besitzt.The rectifier 6 causes only then giespeisung a Ener when the pulse width modulator converter 5 is overloaded, and performs no energization during the normal operating state by, wherein the Pulsbreitenmo dulator converter 5 is not overloaded. Therefore, all energy must be generated by the pulse width modulator converter 5 during the normal operating state, and consequently the pulse width modulator converter 5 must be designed to have a large capacity.

Darüber hinaus fließen dann, wenn die Dauer des Überla stungszustands verhältnismäßig lang ist, harmonische Ströme (Oberwellenströme) durch den Gleichrichter 6 in die Wech selstromenergiequelle, was Störungen im Energiesystem her vorruft.In addition, if the duration of the overload state is relatively long, harmonic currents (harmonic currents) flow through the rectifier 6 into the AC power source, which causes disturbances in the energy system.

Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorste hend erläuterten Probleme getätigt. Es ist daher eine Auf gabe der vorliegenden Erfindung, einen Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandler (Wechselspannungs/Gleichspannungs-Energiewandler) zu schaf fen, der den scharfen Abfall der Gleichspannung Vdc bei Überlastung verhindern und die reaktive Energie regeln kann, und der mit einem PWM-Wandler (Pulsbreitenmodulator- Wandler) mit einer verhältnismäßig kleinen Kapazität verse hen ist.The present invention has been made to solve the previous one problems explained. It is therefore an on the present invention, a change electricity / direct current energy converter (AC / DC energy converter) to create fen which contributes to the sharp drop in DC voltage Vdc Prevent overload and regulate the reactive energy can, and that with a PWM converter (pulse width modulator Converter) with a relatively small capacity verse hen is.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Wechselstrom/Gleichstrom-Energie wandlers, der zum stabilen Arbeiten bezüglich der Energie umwandlung und zum Verhindern des Fließens der durch seinen Gleichrichter erzeugten Oberwellenströme in die Wechsel stromenergiequelle imstande ist.Another object of the present invention is in the creation of an alternating current / direct current energy converter that works for stable energy conversion and to prevent the flow of through his Rectifiers generated harmonic currents in the AC power source is capable.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einen Pulsbreitenmodulator-Wandler (PWM-Wandler), einen Glät tungskondensator, einen Gleichrichter und eine Steuerein richtung, die den Pulsbreitenmodulator-Wandler in Abhängig keit von der Abweichung zwischen einer an den Glättungskon densator angelegten Gleichspannung und einer eingestellten Spannung steuert, und den Gleichrichter auf eine Ausgangs- Gleichspannung einstellt, die gleich der eingestellten Spannung ist. According to a first aspect of the present invention contains an alternating current / direct current energy converter Pulse width modulator converter (PWM converter), a smoothing tion capacitor, a rectifier and a control unit direction that the pulse width modulator converter depends on speed of the deviation between one at the smoothing con capacitor applied DC voltage and a set Voltage controls, and the rectifier to an output DC voltage that is equal to the set Tension is.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler stellt den Gleichrichter auf die Ausgangs-Gleichspannung ein, die gleich der eingestellten Spannung ist, um eine Energiezu führung durch den Gleichrichter während des normalen Be triebszustands zu bewirken, bei dem der Pulsbreitenmodula tor-Wandler nicht überlastet ist.This AC / DC energy converter provides the rectifier to the output DC voltage is equal to the set voltage to generate energy Guided by the rectifier during normal loading to cause drive state in which the pulse width module gate converter is not overloaded.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler einen Puls breitenmodulator-Wandler, einen Glättungskondensator und einen Gleichrichter und bestimmt einen Befehlswert, um eine an den Glättungskondensator angelegte Gleichspannung zur Übereinstimmung mit einer eingestellten Spannung auf der Grundlage der Abweichung zwischen der Gleichspannung und der eingestellten Spannung zu bringen, und steuert weiter hin den Pulsbreitenmodulator-Wandler in Abhängigkeit von der Abweichung des durch den Gleichrichter fließenden Stroms von dem Befehlswert.According to a second aspect of the present invention an AC / DC converter contains a pulse width modulator converter, a smoothing capacitor and a rectifier and determines a command value to be one DC voltage applied to the smoothing capacitor for Agreement with a set voltage on the Basis of the deviation between the DC voltage and bring the set voltage, and continues to control towards the pulse width modulator converter depending on the deviation of the flowing through the rectifier Current from the command value.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler bestimmt den Befehlswert, der zur Herstellung der Übereinstimmung zwischen der an den Glättungskondensator angelegten Gleich spannung und der eingestellten Spannung dient, auf der Grundlage der Abweichung zwischen der Gleichspannung und der eingestellten Spannung, steuert den Pulsbreitenmodula tor-Wandler in Abhängigkeit von der Abweichung des durch den Gleichrichter fließenden Stroms von dem Befehlswert, um die Energieumwandlungskapazität des Pulsbreitenmodulator- Wandler zu begrenzen, wenn die Gleichspannung aufgrund der Veränderung der Last zu einer Veränderung in einem breiten Bereich gebracht wird.This alternating current / direct current energy converter determines the command value used to make the match between the DC applied to the smoothing capacitor voltage and the set voltage on which Basis of the deviation between the DC voltage and the set voltage, controls the pulse width module gate converter depending on the deviation of the through current flowing from the command value to the rectifier the energy conversion capacity of the pulse width modulator Limit converter when the DC voltage due to the Change the load to a change in a broad Area is brought.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einen Gleichrichter und bestimmt eine obere Grenze und eine unte re Grenze für den Bereich der Abweichung eines durch den Gleichrichter fließenden Stroms von einem Befehlswert auf der Basis des Stroms, der durch den Gleichrichter fließt.According to a third aspect of the present invention contains an alternating current / direct current energy converter Rectifier and determines an upper limit and a lower re limit for the range of deviation from one by the Rectifier flowing current from a command value the base of the current flowing through the rectifier.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler bestimmt den oberen und den unteren Grenzwert für den Bereich der Abweichung des durch den Gleichrichter fließenden Stroms von dem Befehlswert auf der Grundlage des Stroms, der durch den Gleichrichter fließt, um die Energieumwandlungskapazi tät des Pulsbreitenmodulator-Wandlers zu begrenzen, wenn die Gleichspannung aufgrund der Veränderung der Last zur Variation veranlaßt wird.This alternating current / direct current energy converter determines the upper and lower limits for the range of Deviation of the current flowing through the rectifier from the command value based on the current flowing through the rectifier flows to the energy conversion capacity limit the pulse width modulator converter if the DC voltage due to the change in the load Variation is caused.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler einen Gleich richter und verändert die eingestellte Spannung proportio nal zu der Veränderung einer an die Primärseite des Gleich richters angelegten Wechselspannung.According to a fourth aspect of the present invention an AC / DC converter contains a DC judge and changes the set voltage proportio nal to changing one to the primary side of the same applied AC voltage.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler verändert die eingestellte Spannung proportional zu der Veränderung der Wechselspannung, die an die Primärseite des Gleichrichters angelegt ist, um eine stabile Energieumwandlung selbst dann sicher zu stellen, wenn eine an die Primärseite eines Puls breitenmodulator-Wandlers angelegte Wechselspannung vari iert.This AC / DC converter changes the set voltage proportional to the change in AC voltage applied to the primary side of the rectifier is designed to have a stable energy conversion even then make sure if one is on the primary side of a pulse width modulator converter applied AC voltage vari iert.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einen Gleichrichter und verändert eine eingestellte Spannung bei spielsweise durch Subtrahieren eines Spannungswerts propor tional zu einem Strom, der durch den Gleichrichter fließt.According to a fifth aspect of the present invention contains an alternating current / direct current energy converter Rectifier and changes a set voltage at for example by subtracting a voltage value propor tional to a current that flows through the rectifier.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler verän dert die eingestellte Spannung beispielsweise durch Subtra hieren eines Spannungswerts proportional zu dem Strom, der durch den Gleichrichter fließt, um eine stabile Energieum wandlung selbst dann sicher zu stellen, wenn sich der Strom, der durch den Gleichrichter fließt, verändert.This AC / DC energy converter change changes the set voltage, for example by subtra here a voltage value proportional to the current that flows through the rectifier to provide stable energy to ensure change even if the Current flowing through the rectifier changes.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einen Pulsbreitenmodulator-Wandler, einen Gleichrichter und einen Transformator, der mit den jeweiligen primären Seiten des Pulsbreitenmodulator-Wandlers und des Gleichrichters ver bunden ist.According to a sixth aspect of the present invention contains an alternating current / direct current energy converter Pulse width modulator converter, a rectifier and one Transformer that connects to the respective primary sides of the Pulse width modulator converter and the rectifier ver is bound.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler unter bricht das Fließen von durch den Gleichrichter erzeugten Oberwellenströmen in die Wechselstromenergiequelle aufgrund des Transformators, der mit den jeweiligen Primärseiten des Pulsbreitenmodulator-Wandlers und des Gleichrichters ver bunden ist.This AC / DC energy converter under breaks the flow of generated by the rectifier Harmonic currents due to the AC power source of the transformer, which is connected to the respective primary sides of the Pulse width modulator converter and the rectifier ver is bound.

Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einen Pulsbreitenmodulator-Wandler und zumindest entweder eine Wechselstromreaktanz oder einen Transformator, die bzw. der mit der Primärseite des Pulsbreitenmodulator-Wandlers ver bunden ist.According to a seventh aspect of the present invention contains an alternating current / direct current energy converter Pulse width modulator converter and at least either one AC reactance or a transformer that ver with the primary side of the pulse width modulator converter is bound.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler setzt eine Grenze für die Rate der Veränderung des Stroms fest, wenn der Pulsbreitenmodulator-Wandler durch zumindest ent weder die Wechselstromreaktanz oder den mit der Primärseite des Pulsbreitenmodulator-Wandlers verbundenen Transformator gesteuert wird.This AC / DC energy converter sets set a limit on the rate of change in current, if the pulse width modulator converter by at least ent neither the AC reactance or that with the primary side of the pulse width modulator converter connected transformer is controlled.

Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler eine Oberwellenstrom-Verringerungseinrichtung zum Reduzieren von Oberwellenströmen, die in einem umlaufenden Strom enthalten sind. According to an eighth aspect of the present invention contains an alternating current / direct current energy converter Harmonic current reducing device for reducing Harmonic currents contained in a circulating current are.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler verrin gert aufgrund der Oberwellenstrom-Verringerungseinrichtung Oberwellenströme, die in einem umlaufenden Strom enthalten sind.This AC / DC energy converter is reduced due to the harmonic current reducing device Harmonic currents contained in a circulating current are.

Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einen Pulsbreitenmodulator-Wandler und einen Gleichrichter, der Dioden aufweist.According to a ninth aspect of the present invention contains an alternating current / direct current energy converter Pulse width modulator converter and a rectifier that Has diodes.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler benutzt den die Dioden enthaltenden Gleichrichter für einen Ener giespeisebetrieb während eines normalen Betriebszustands, bei dem Pulsbreitenmodulator-Wandler nicht überlastet ist.This AC / DC energy converter is used the rectifier containing the diodes for an energy source power supply operation during a normal operating state, is not overloaded in the pulse width modulator converter.

Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einen Pulsbreitenmodulator-Wandler und einen Gleichrichter, der Thyristoren aufweist.According to a tenth aspect of the present invention contains an alternating current / direct current energy converter Pulse width modulator converter and a rectifier that Has thyristors.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler benutzt den Thyristoren aufweisenden Gleichrichter für einen Ener giespeisebetrieb in einem normalen Betriebszustand, bei dem Pulsbreitenmodulator-Wandler nicht überlastet ist.This AC / DC energy converter is used the rectifier with thyristors for an energy source power supply operation in a normal operating state in which Pulse width modulator converter is not overloaded.

Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einen Pulsbreitenmodulator-Wandler und einen Gleichrichter, der Gateabschalt-Thyristoren umfaßt.According to an eleventh aspect of the present invention contains an alternating current / direct current energy converter Pulse width modulator converter and a rectifier that Gate shutdown thyristors included.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler ist zum Steuern der Blindleistung mit Hilfe des Gleichrichters im stande.This AC / DC energy converter is for Control the reactive power with the help of the rectifier in the stood.

Ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Pulsbreitenmodulator-Wandler, einen Gleichrichter und eine Gleichstromreaktanz mit einer supraleitenden Spule.An AC / DC energy converter according to one twelfth aspect of the present invention includes one Pulse width modulator converter, a rectifier and one DC reactance with a superconducting coil.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler benutzt den Gleichrichter für einen Energiespeisebetrieb in einem normalen Betriebszustand, bei dem der Pulsbreitenmodulator- Wandler nicht überlastet ist.This AC / DC energy converter is used the rectifier for an energy supply operation in one normal operating state in which the pulse width modulator Converter is not overloaded.

Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfin dung enthält ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einen mehrphasigen Pulsbreitenmodulator-Wandler und einen mehrphasigen Gleichrichter.According to a thirteenth aspect of the present invention tion contains an alternating current / direct current energy converter a multi-phase pulse width modulator converter and one multi-phase rectifier.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler verrin gert mit Hilfe des mehrphasigen Pulsbreitenmodulator-Wand lers und des mehrphasigen Gleichrichters Oberwellenströme, die in einem umlaufenden Strom enthalten sind.This AC / DC energy converter is reduced with the help of the multi-phase pulse width modulator wall and the multi-phase rectifier harmonic currents, contained in a circulating stream.

Ein Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Gleichrichter und eine Steuereinrichtung, die von einer eingestellten Spannung einen Wert subtrahiert, der propor tional zu einem durch den Gleichrichter fließenden Strom ist, um die eingestellte Spannung zu verändern.An AC / DC energy converter according to one fourteenth aspect of the present invention includes one Rectifiers and a control device by a set voltage subtracts a value that is propor tional to a current flowing through the rectifier is to change the set voltage.

Dieser Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler verän dert die eingestellte Spannung durch Subtrahieren eines Werts, der proportional zu einem durch den Gleichrichter fließenden Strom ist, mit Hilfe der Steuereinrichtung, um die eingestellte Spannung derart zu verändern, daß eine stabile Energieumwandlung unabhängig von einer Veränderung des durch den Gleichrichter fließenden Stroms erzielt wer den kann.This AC / DC energy converter change changes the set voltage by subtracting one Value proportional to one by the rectifier current is flowing, with the help of the control device to change the set voltage so that a stable energy conversion regardless of a change of the current flowing through the rectifier that can.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be schrieben. Es zeigen: The invention is based on execution examples with reference to the drawings wrote. Show it:

Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Ener giewandlers, Fig. 1 is a circuit diagram of a first game of the invention Ausführungsbei AC / DC Ener giewandlers,

Fig. 2(a) und 2(b) Vektordiagramme, die bei der Er läuterung des Betriebs eines Pulsbreitenmodulator-Wandlers hilfreich sind, Fig. 2 (a) and 2 (b) are vector diagrams which are useful in the He refining the operation of a pulse width modulator converter helpful

Fig. 3 eine Signalverlaufsdarstellung, die bei der Er läuterung des Betriebs eines Pulsbreitenmodulator-Wandlers (35) hilfreich ist, Fig. 3 is a waveform diagram of the operation of a pulse width modulator converter is helpful in refining He (35)

Fig. 4 ein Schaltbild eines Wechselstrom/Gleichstrom- Energiewandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 4 is a circuit diagram of an AC / DC power converter according to a second embodiment of the present invention,

Fig. 5 ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Ener giewandlers, Fig. 5 is a circuit diagram of a third game of the invention Ausführungsbei AC / DC Ener giewandlers,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Schaltung (27) zum Einstellen einer Referenzspannung, Fig. 6 is a schematic representation of a circuit (27) for setting a reference voltage,

Fig. 7 ein Schaltbild einer Sollspannung-Einstell schaltung, die in einem vierten Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers enthalten ist, Fig. 7 circuit is a circuit diagram of a target voltage-setting, which is of he inventive AC / DC power converter in a fourth embodiment,

Fig. 8 ein Schaltbild einer Sollspannung-Einstell schaltung, die in einem fünften Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers enthalten ist, Fig. 8 circuit is a circuit diagram of a target voltage-setting, which is of he inventive AC / DC power converter in a fifth embodiment,

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwi schen der Ausgangsgleichspannung Vdd eines Gleichrichters und einem umlaufenden Strom Idd, Fig. 9 is a graph showing the relationship Zvi the DC output voltage Vdd of a rectifier and a circulating current Idd rule,

Fig. 10 ein Schaltbild eines siebten Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Ener giewandlers, FIG. 10 is a circuit diagram of a seventh Ausführungsbei, game of the inventive AC / DC Ener giewandlers,

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Gleich richters, der in einem achten Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers enthalten ist, Figure 11 is a schematic representation of the converter. A direct contained of he inventive AC / DC power converter in an eighth embodiment,

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Gleich richters, der in einer Abänderung des achten Ausführungs beispiels des Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers ent halten ist, Fig. 12 is a schematic representation of a rectifier, which is hold in a modification of the eighth example of the execution AC / DC power converter ent,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Gleich richters, der in einem neunten Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers enthalten ist, Figure 13 is a schematic representation of the converter. A direct contained of he inventive AC / DC power converter in a ninth embodiment,

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Gleich richters, der in einer Abänderung des neunten Ausführungs beispiels des Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers ent halten ist, Fig. 14 is a schematic representation of a rectifier, which is hold in a modification of the ninth example of execution of the AC / DC power converter ent,

Fig. 15 ein Schaltbild einer Steuereinrichtung, die mit einem Thyristor-Gleichrichter (59) arbeitet und in ei nen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler einzugliedern ist, Fig. 15 is a circuit diagram of a control device, which operates with a thyristor rectifier (59) and is to incorporate in egg nen AC / DC power converter,

Fig. 16(a) bis 16(d) Signalverlaufsdarstellungen, die bei der Erläuterung der Wirkung des Thyristor-Gleich richters gemäß Fig. 15 hilfreich sind, Fig. 16 (a) to 16 (d) waveform diagrams of the thyristor rectifier in accordance with Fig. 15 are helpful in explaining the action,

Fig. 17 eine schematische Darstellung eines Gleich richters, der in einem zehnten Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers enthalten ist, Figure 17 is a schematic representation of the converter. A direct contained of he inventive AC / DC power converter in a tenth embodiment,

Fig. 18 ein Schaltbild eines Gleichrichters, der in einer Abänderung des zehnten Ausführungsbeispiels des Wech selstrom/Gleichstrom-Energiewandlers enthalten ist, Fig. 18 is a circuit diagram of a rectifier, which is included in a modification of the tenth embodiment of the Wech selstrom / DC power converter,

Fig. 19 ein Schaltbild eines herkömmlichen Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandlers, Fig. 19 is a circuit diagram of a conventional AC / DC power converter,

Fig. 20 ein Schaltbild eines weiteren herkömmlichen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers, und Fig. 20 is a circuit diagram of another conventional AC / DC power converter, and

Fig. 21 ein Schaltbild eines dritten herkömmlichen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers. Fig. 21 is a circuit diagram of a third conventional AC / DC energy converter.

First embodiment

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers ge zeigt. Gemäß Fig. 1 ist ein Transformator 21 mit den jewei ligen Primärseiten eines Transformators 2 und eines Gleich richters 6 verbunden. Eine Steuereinrichtung 22 steuert ei nen PWM-Wandler bzw. Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 in Ab hängigkeit von der Abweichung zwischen einer an einen Glät tungskondensator 8 angelegten Gleichspanung von einem Be fehlswert bzw. Sollwert für die Zuführung von Gleichstrom energie zu einer Last 9 mittels des Pulsbreitenmodulator- Wandlers 5 oder eines Gleichrichters 6, und von einer ein gestellten Spannung Vdc* derart, daß die Gleichspannung Vdc mit der eingestellten Spannung Vdc* zusammenfällt.In Fig. 1, a first embodiment of the alternating current / direct current energy converter according to the invention is shown. Referring to FIG. 1, a transformer 21 with the primary side of a transformer jewei time 2 and a rectifier 6 is connected. A control device 22 controls a PWM converter or pulse width modulator converter 5 as a function of the deviation between a direct voltage applied to a smoothing capacitor 8 and a command value or setpoint for supplying direct current energy to a load 9 by means of the pulse width modulator - Converter 5 or a rectifier 6 , and a set voltage Vdc * such that the DC voltage Vdc coincides with the set voltage Vdc *.

Weiterhin sind in Fig. 1 ein Spannungsdetektor 23 zum Erfassen der sekundärseitigen Wechselspannung VS1 des Transformators 2, eine Phasenregelschaltung (im folgenden auch als "PLL-Schaltung" bezeichnet) 24 zum Erfassen der Phase R der Wechselspannung VS1, ein Stromdetektor 25 zum Erfassen der Eingangswechselströme IC (Iu, Iv und Iw) des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5, und ein Drei-Phasen/Zwei- Phasen-Schieber 26 zum Umwandeln der durch den Stromdetek tor 25 erfaßten Wechselströme IC (Iu, Iv und Iw) in Ströme Id mit einem Phasenunterschied von 90° relativ zu einem Strom Iq, der dieselbe Phase wie die durch die PLL-Schal tung 24 erfaßte Phase R besitzt, gezeigt.Further, in Fig. 1, a voltage detector 23 for detecting the secondary-side AC voltage VS1 of the transformer 2, a phase control circuit (also referred to as "PLL circuit" hereinafter) 24 for detecting the phase R of the AC voltage VS1, a current detector 25 for detecting the input alternating currents IC (Iu, Iv and Iw) of the pulse width modulator converter 5 , and a three-phase / two-phase shifter 26 for converting the alternating currents IC (Iu, Iv and Iw) detected by the current detector 25 into currents Id with a phase difference of 90 ° relative to a current Iq, which has the same phase as the phase R detected by the PLL circuit 24 , is shown.

In Fig. 1 sind weiterhin eine Referenzspannungs-Ein stelleinheit zum Einstellen der eingestellten Spannung bzw. Sollspannung Vdc*, ein Subtrahierer 28, der die an den Glättungskondensator 8 angelegte Gleichspannung Vdc von der Sollspannung Vdc*, die durch die Referenzspannungs-Ein stellschaltung 27 festgelegt wurde, subtrahiert, eine Span nungssteuereinrichtung 29, die einen Befehlsstrom bzw. Sollstrom Iq* für das Festlegen des Ausgangssignals des Subtrahierers 28 auf Null erzeugt, ein Subtrahierer 30, der den Strom Iq, der durch den Drei-Phasen/Zwei-Phasen-Schie ber 26 umgewandelt wurde, von dem Sollstrom Iq* subtra hiert, und eine Stromsteuereinrichtung 31 gezeigt, die eine Befehlsspannung bzw. Sollspannung Vq* erzeugt, um das Aus gangssignal des Subtrahierers auf Null zu bringen.In Fig. 1 are also a reference voltage A setting unit for setting the set voltage or target voltage Vdc *, a subtractor 28 , the DC voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 from the target voltage Vdc *, which is set by the reference voltage setting circuit 27 was subtracted, a voltage controller 29 which generates a command current Iq * for setting the output signal of the subtractor 28 to zero, a subtractor 30 which the current Iq through the three-phase / two-phase shift Was converted over 26 , subtracted from the target current Iq *, and shown a current control device 31 , which generates a command voltage or target voltage Vq * to bring the output signal of the subtractor to zero.

Ferner sind in Fig. 1 eine Referenzstrom-Einstellschal tung 32, die einen Befehls- bzw. Sollstrom Id* mit einer Phasendifferenz von 90° relativ zu der Phase der Phasen spannung der Sekundärseite des Transformators 2 festlegt, ein Subtrahierer 33, der den Strom Id von dem durch die Re ferenzstrom-Einstellschaltung 32 eingestellten Sollstrom Id* subtrahiert, eine Stromsteuereinrichtung 34, die eine Befehls- bzw. Sollspannung Vd*, d. h. eine Spannung mit ei ner Phasendifferenz von 90° relativ zu der Phase der Pha senspannung der Sekundärseite des Transformators 2 erzeugt, um das Ausgangssignal des Subtrahierers 33 auf 0 zu brin gen, eine Pulsbreitenmodulator-Steuereinrichtung 35, die an den Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 anzulegende pulsbreiten modulierte Impulse (PWM-Impulse) SG auf der Grundlage der Sollspannungen Vq* und Vd* mittels der Stromsteuereinrich tung 31 und 34 und der durch die PLL-Schaltung 24 erfaßten Phase erzeugt, und ein Gate-Verstärker (Torverstärker) ge zeigt, der das durch die Pulsbreitenmodulator-Steuerein richtung 35 erzeugte pulsbreitenmodulierte Impulssignal SG verstärkt, um eine in dem Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 enthaltene selbstlöschende Einrichtung ein- und auszuschal ten.Furthermore, in Fig. 1, a reference current setting circuit 32 which determines a command or target current Id * with a phase difference of 90 ° relative to the phase of the phase voltage of the secondary side of the transformer 2 , a subtractor 33 , the current Id subtracted from the target current Id * set by the reference current setting circuit 32 , a current control device 34 which generates a command or target voltage Vd *, ie a voltage with a phase difference of 90 ° relative to the phase of the phase voltage of the secondary side of the transformer 2 generates, in order to bring the output signal of the subtractor 33 to 0, a pulse width modulator control device 35 which applies pulse width modulated pulses (PWM pulses) SG to the pulse width modulator converter 5 on the basis of the target voltages Vq * and Vd * by means of the Stromsteuereinrich device 31 and 34 and the phase detected by the PLL circuit 24 , and a gate amplifier (gate amplifier) ge shows which amplifies the pulse width modulated pulse signal SG generated by the pulse width modulator control device 35 in order to switch on and off a self-extinguishing device contained in the pulse width modulator converter 5 .

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandlers beschrieben.Below is how the change works current / DC energy converter described.

Bei dem herkömmlichen Wechselstrom/Gleichstrom-Energie wandler ist die Ausgangsgleichspannung Vdd des Gleichrich ters 6 niedriger als die Sollspannung Vdc*. Bei der vorlie genden Erfindung ist die Ausgangsgleichspannung Vdd des Gleichrichters gleich groß wie die Sollspannung Vdc*.In the conventional AC / DC power converter, the DC output voltage Vdd of the rectifier 6 is lower than the target voltage Vdc *. In the vorlie invention, the output DC voltage Vdd of the rectifier is the same as the target voltage Vdc *.

Während demgemäß der Gleichrichter 6 des herkömmlichen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers keinen Energie speisebetrieb beginnt, solange die Gleichspannung Vdc nicht aufgrund einer Überlastung des Pulsbreitenmodulator-Wand lers 5 gemäß den vorstehenden Erläuterungen unter die Aus gangsgleichspannung Vdd des Gleichrichters 6 absinkt, be wirkt der Gleichrichter 6 des Wechselstrom/Gleichstrom- Energiewandlers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Er findung einen Energiespeisebetrieb bei einem normalen Be triebszustand, bei dem der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 nicht überlastet ist, da die Ausgangsgleichspannung Vdd des Gleichrichters auf gleichen Wert wie die Sollspannung Vdc* gesetzt ist und folglich der Gleichrichter 6 selbst im nor malen Betriebszustand, bei dem der Pulsbreitenmodulator- Wandler 5 nicht überlastet ist, in Vorwärtsrichtung vorge spannt ist. Accordingly, while the rectifier 6 of the conventional alternating current / direct current energy converter does not start any energy supply operation, as long as the direct voltage Vdc does not drop due to an overload of the pulse width modulator converter 5 according to the above explanations under the output direct voltage Vdd of the rectifier 6 , the rectifier 6 acts of the alternating current / direct current energy converter in accordance with the present invention, an energy supply operation in a normal operating state in which the pulse width modulator converter 5 is not overloaded, since the DC output voltage Vdd of the rectifier is set to the same value as the target voltage Vdc * and consequently the rectifier 6 even in the normal operating state, in which the pulse width modulator converter 5 is not overloaded, is biased in the forward direction.

Anders ausgedrückt arbeitet der Gleichrichter 6 des er findungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers während der gesamten Zeitdauer und bewirkt einen Energie speisebetrieb, mit Ausnahme eines Zeitintervalls, in dem der Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler in einem rege nerierendem Betrieb arbeitet.In other words, the rectifier 6 of the AC / DC energy converter according to the invention operates for the entire period of time and causes an energy supply operation, with the exception of a time interval in which the AC / DC energy converter operates in a regenerative mode.

Bei dem normalen Betriebszustand, bei dem die Gleich spannung Vdc, die an den Glättungskondensator 8 angelegt ist, stabil ist und gleich der Sollspannung Vdc* ist, be wirkt der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 keinen Energie speisebetrieb. Der Pulsbreitenmodulator-Modulator bzw. -Wandler 5 arbeitet hinsichtlich des Energiespeisebetriebs lediglich dann, wenn die Gleichspannung Vdc von der Soll spannung Vdc* abweicht. Die Blindleistung wird unabhängig von der Veränderung der Last gesteuert.In the normal operating state, in which the DC voltage Vdc, which is applied to the smoothing capacitor 8 , is stable and is equal to the target voltage Vdc *, the pulse width modulator converter 5 acts no energy supply operation. The pulse width modulator modulator or converter 5 operates with respect to the energy supply operation only when the DC voltage Vdc deviates from the target voltage Vdc *. The reactive power is controlled independently of the change in the load.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Steuereinrich tung 22 und des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5 beschrie ben. Die PLL-Schaltung 24 erfaßt die Phase R der Gleich spannung VS1. Der Drei-Phasen/Zwei-Phasen-Schieber 26 wan delt die durch den Stromdetektor 25 erfaßten Wechselströme IC (Iu, Iv und Iw) in einen Strom Iq mit einer Komponente mit derselben Phase wie die durch die PLL-Schaltung 24 er faßte Phase R und in einen Strom Id mit einer Komponente mit einer Phasendifferenz von 90° relativ zu der Phase R um.In the following the operation of the Steuereinrich device 22 and the pulse width modulator converter 5 is described ben. The PLL circuit 24 detects the phase R of the DC voltage VS1. The three-phase / two-phase slider 26 converts the alternating currents IC (Iu, Iv and Iw) detected by the current detector 25 into a current Iq with a component having the same phase as the phase R detected by the PLL circuit 24 and into a current Id with a component with a phase difference of 90 ° relative to the phase R um.

Der Drei-Phasen/Zwei-Phasen-Schieber 26 benutzt den folgenden Ausdruck für die Umwandlung. Wie aus den Fig. 2(a) und 2(b) ersichtlich ist, ist der Strom Iq eine Strom komponente, die die Wirkleistung erzeugt, und der Strom Id ist eine Stromkomponente, die Blindleistung erzeugt. The three-phase / two-phase slider 26 uses the following expression for the conversion. As can be seen from FIGS. 2 (a) and 2 (b), the current Iq is a current component that generates the active power, and the current Id is a current component that generates reactive power.

Die Steuereinrichtung 22 steuert die Pulsbreitenmodula tor-Steuereinrichtung 5 dann, wenn die Gleichspannung Vdc von der Sollspannung Vdc* abweicht, derart, daß der Puls breitenmodulator-Wandler 5 Gleichstromenergie speist, die der Abweichung der Gleichspannung Vdc von der Sollspannung Vdc* entspricht. Solange die Gleichspannung Vdc gleich der Sollspannung Vdc* ist, ist die Abweichung Null und der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 bewirkt folglich keinen Energiespeisebetrieb.The control device 22 controls the pulse width modulator control device 5 when the DC voltage Vdc deviates from the target voltage Vdc * such that the pulse width modulator converter 5 feeds DC energy which corresponds to the deviation of the DC voltage Vdc from the target voltage Vdc *. As long as the DC voltage Vdc is equal to the target voltage Vdc *, the deviation is zero and the pulse width modulator converter 5 consequently does not bring about any energy supply operation.

Der Subtrahierer 28 der Steuereinrichtung 22 berechnet die Abweichung der Gleichspannung Vdc von der Sollspannung Vdc* und die Spannungssteuereinrichtung 29 erzeugt einen Sollstrom Iq*, um die durch den Subtrahierer 28 berechnete Abweichung auf 0 zu verringern. Der Subtrahierer 30 subtra hiert den Strom Iq, der durch den Drei-Phasen/Zwei-Phasen- Schieber 26 umgewandelt wurde, von dem Sollstrom Iq*. Die Stromsteuereinrichtung 31 erzeugt eine Befehls- bzw. Soll spannung Vq*, um den Rest bzw. das Ergebnis der durch den Subtrahierer 30 durchgeführten Berechnung auf Null zu ver ringern.The subtractor 28 of the control device 22 calculates the deviation of the DC voltage Vdc from the target voltage Vdc * and the voltage control device 29 generates a target current Iq * in order to reduce the deviation calculated by the subtractor 28 to 0. The subtractor 30 subtracts the current Iq converted by the three-phase / two-phase shifter 26 from the target current Iq *. The current control device 31 generates a command or target voltage Vq * in order to reduce the rest or the result of the calculation performed by the subtractor 30 to zero.

Die Steuereinrichtung 22 steuert den Pulsbreitenmodula tor-Wandler 5 derart, daß der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 Blindleistung, die dem zuvor durch die Referenzstrom-Ein stellschaltung 32 eingestellten Sollstrom Id* entspricht, zu der Last 9 speist; d. h., der Subtrahierer 33 subtrahiert den durch die Drei-Phasen/Zwei-Phasen-Verschiebung erzeug ten Strom Id von dem Sollstrom Id*, wonach die Stromsteuer einrichtung 34 eine Sollspannung Vd* erzeugt, um den durch den Subtrahierer 33 abgegebenen Restbetrag auf Null zu ver ringern.The control device 22 controls the pulse width modulator converter 5 in such a way that the pulse width modulator converter 5 feeds reactive power, which corresponds to the set current Id * previously set by the reference current setting circuit 32 , to the load 9 ; that is, the subtractor 33 subtracts the current Id generated by the three-phase / two-phase shift from the target current Id *, after which the current control device 34 generates a target voltage Vd * to zero the residual amount output by the subtractor 33 to decrease.

Die Pulsbreitenmodulator-Steuereinrichtung 35 erzeugt ein an den Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 anzulegendes Pulsbreitenmodulation-Impulssignal SG auf der Basis der durch die PLL-Schaltung 24 erfaßten Phase und der Sollspan nungen Vq* und Vd*, die durch die Stromsteuereinrichtungen 31 und 34 erzeugt werden. Genauer gesagt werden die drei phasigen Sollphasenspannungen V*, d. h. Vu*, Vv* und Vw*, dadurch bestimmt, daß die Sollspannungen Vq* und Vd* einer inversen Transformation der Gleichung (1) unterzogen wer den, und das Pulsbreitenmodulation-Impulssignal SG wird durch Vergleichen der Sollphasenspannungen V* mit einem dreieckförmigen Trägersignal erzeugt, wie in Fig. 3 gezeigt ist.The pulse width modulator controller 35 generates a pulse width modulation pulse signal SG to be applied to the pulse width modulator converter 5 on the basis of the phase detected by the PLL circuit 24 and the target voltages Vq * and Vd * generated by the current control devices 31 and 34 . More specifically, the three-phase target phase voltages V *, ie Vu *, Vv * and Vw *, are determined by subjecting the target voltages Vq * and Vd * to an inverse transformation of equation (1) and the pulse width modulation pulse signal SG by comparing the target phase voltages V * with a triangular carrier signal, as shown in FIG. 3.

Der Gate-Verstärker 36 verstärkt das Pulsbreitenmodula tion-Impulssignal SG. Die in dem Pulsbreitenmodulator-Wand ler 5 enthaltene selbstlöschende Vorrichtung wird durch das Pulsbreitenmodulation-Impulssignal SG ein- und ausgeschal tet.The gate amplifier 36 amplifies the pulse width modulation pulse signal SG. The self-extinguishing device contained in the pulse width modulator converter 5 is switched on and off by the pulse width modulation pulse signal SG.

Folglich arbeitet der Gleichrichter 6 stets im Hinblick auf einen Energiespeisebetrieb. Der Pulsbreitenmodulator- Wandler 5 arbeitet lediglich dann hinsichtlich eines Ener giespeisebetriebs, wenn der Gleichrichter 6 aufgrund einer Veränderung der Last überlastet ist und die an den Glät tungskondensator 8 angelegte Gleichspannung Vdc variiert; d. h. der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 speist lediglich zeitweilig Leistung, um einer Überlastung des Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandlers Rechnung zu tragen. Dem gemäß besitzt der Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler selbst dann, wenn er überlastet ist, ausreichende Lei stungskapazität, um auch eine übermäßige Belastung verkraf ten zu können, da der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 Lei stung, die der übermäßigen Belastung entspricht, bereit stellt, und die Blindleistung kann selbst im Zustand der Überlastung des Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers gesteuert werden.As a result, the rectifier 6 always operates with regard to energy supply operation. The pulse width modulator converter 5 only operates with regard to energy supply operation when the rectifier 6 is overloaded due to a change in the load and the direct voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 varies; ie the pulse width modulator converter 5 only temporarily feeds power in order to take account of an overload of the AC / DC energy converter. Accordingly, even if the AC / DC power converter is overloaded, it has enough power capacity to cope with an excessive load because the pulse width modulator converter 5 provides power corresponding to the excessive load, and the reactive power can be controlled even when the AC / DC energy converter is overloaded.

Bei dem herkömmlichen Wechselstrom/Gleichstrom-Energie wandler beginnt der Gleichrichter 6 nicht im Energiespeise betrieb zu arbeiten, bis die Gleichspannung Vdc, die an den Glättungskondensator 8 angelegt ist, unter die Ausgangs gleichspannung Vdd des Gleichrichters 6 nach einer Überla stung des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5 abgesunken ist. Bei dem erfindungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energie wandler beginnt der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 im Hin blick auf einen Energiespeisebetrieb nach einer Veränderung der an den Glättungskondensator 8 angelegten Gleichspannung Vdc aufgrund der Überlastung des Gleichrichters 6 zu arbei ten. Daher tritt der zeitweilige, scharfe Abfall der Gleichspannung Vdc, der bei dem herkömmlichen Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandler auftritt, bei dem erfin dungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler nicht auf.In the conventional AC / DC energy converter, the rectifier 6 does not start operating in the energy supply mode until the DC voltage Vdc, which is applied to the smoothing capacitor 8 , below the output DC voltage Vdd of the rectifier 6 after overloading the pulse width modulator converter 5 has sunk. In the AC / DC energy converter according to the invention, the pulse width modulator converter 5 begins to work in view of an energy supply operation after a change in the DC voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 due to the overloading of the rectifier 6. Therefore, the temporary, sharp drop occurs DC voltage Vdc, which occurs in the conventional AC / DC energy converter, does not occur in the AC / DC energy converter according to the invention.

Gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt der Gleich richter 6, dessen Kapazität in einfacher Weise vergrößert werden kann, stets einen Energiespeisebetrieb, und der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 muß lediglich dann arbeiten, wenn der Gleichrichter 6 überlastet ist. Demgemäß kann die Kapazität des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5, der in dem erfindungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler enthalten ist, kleiner sein als diejenige des Pulsbreiten modulator-Wandlers, der in einem gleichwertigen herkömmli chen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler enthalten ist.According to the present invention, the rectifier 6 , the capacity of which can be increased in a simple manner, always produces energy, and the pulse width modulator converter 5 only has to operate when the rectifier 6 is overloaded. Accordingly, the capacity of the pulse width modulator converter 5 included in the AC / DC power converter of the present invention can be smaller than that of the pulse width modulator converter included in an equivalent conventional AC / DC power converter.

Da weiterhin der Gleichrichter 6 stets hinsichtlich ei nes Energiespeisebetriebs arbeitet, fließt stets umlaufen der Strom Idd durch den Pulsbreitenmodulator-Wandler 5, den Gleichrichter 6 und die Gleichstrom-Reaktanz 7, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Auch wenn die Möglichkeit besteht, daß der umlaufende Strom Idd Oberwellenströme enthält, wird das Fließen der in dem umlaufenden Strom Idd enthaltenen Ober wellenströme in die Wechselstrom-Energiequelle 1 verhin dert, da der Transformator 21 mit den jeweiligen Primärsei ten des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5 und des Gleichrich ters 6 verbunden ist.Furthermore, since the rectifier 6 always operates with regard to energy supply operation, the current Idd always circulates through the pulse width modulator converter 5 , the rectifier 6 and the DC reactance 7 , as shown in FIG. 1. Even if there is a possibility that the circulating current Idd contains harmonic currents, the flow of the harmonic currents contained in the circulating current Idd in the AC power source 1 is prevented because the transformer 21 with the respective primary sides of the pulse width modulator converter 5 and of the rectifier 6 is connected.

Second embodiment

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers gezeigt. Mit 41 ist eine Steuereinrichtung bezeichnet, die einen Sollstrom Iq* auf der Basis der Abweichung der Gleichspannung Vdc von einer Sollspannung Vdc* bestimmt, um die an den Glättungskondensator 8 angelegte Gleichspannung Vdc mit der Sollspannung Vdc* zur Übereinstimmung zu brin gen, und steuert den Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 in Übereinstimmung mit der Abweichung eines durch den Gleich richter 6 fließenden umlaufenden Stroms Idd von dem Soll strom Iq*. Mit 42 ist ein Stromdetektor zum Erfassen des umlaufenden, durch den Gleichrichter 6 fließenden Stroms Idd, mit 43 ein Diodengleichrichter zum Umwandeln des um laufenden Stroms Idd, d. h. eines Wechselstroms, in einen Gleichstrom, und mit 44 ein Subtrahierer bezeichnet, der den umlaufenden Strom Idd von dem durch eine Spannungssteu ereinrichtung 29 zugeführten Sollstrom Iq* subtrahiert. Das Bezugszeichen 45 bezeichnet einen Bereichsbegrenzer.In Fig. 4, a second embodiment of the inventive AC / DC energy converter is shown. 41 designates a control device which determines a target current Iq * on the basis of the deviation of the DC voltage Vdc from a target voltage Vdc * in order to bring the DC voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 into agreement with the target voltage Vdc *, and controls the same Pulse width modulator converter 5 in accordance with the deviation of a circulating current Idd flowing through the rectifier 6 from the target current Iq *. Numeral 42 designates a current detector for detecting the circulating current Idd flowing through the rectifier 6 , 43 a diode rectifier for converting the circulating current Idd, ie an alternating current, into a direct current, and 44 a subtractor which detects the circulating current Idd subtracted from the target current Iq * supplied by a voltage control device 29 . Reference numeral 45 denotes an area delimiter.

Die Arbeitsweise des Wechselstrom/Gleichstrom-Energie wandlers wird nachstehend beschrieben.The operation of the AC / DC energy converter is described below.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel beginnt der Puls breitenmodulator-Wandler 5 bei Veränderung der Gleichspan nung Vdc aufgrund einer Veränderung der Last mit dem Ener giespeisebetrieb, um die Veränderung der Gleichspannung Vdc zu unterdrücken. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel unter drückt der Gleichrichter 6 dann, wenn die Gleichspannung Vdc aufgrund einer Veränderung der Last zur Veränderung ge bracht wird, die Veränderung der Last aufgrund seiner eige nen Anstrengungen soweit wie möglich, so daß als Folge hiervon die von dem Betrieb des Pulsbreitenmodulator-Wand lers 5 abhängende Energieumwandlungskapazität für den Ener giespeisebetrieb auf das geringste Ausmaß begrenzt werden kann.In the first embodiment, the pulse width modulator converter 5 starts when the DC voltage Vdc changes due to a change in the load with the power supply operation to suppress the change in the DC voltage Vdc. In the second embodiment, when the DC voltage Vdc is changed due to a change in the load, the rectifier 6 suppresses the change in the load due to its own efforts as much as possible, so that, as a result, the operation of the pulse width modulator -Wand lers 5 dependent energy conversion capacity for energy supply operation can be limited to the smallest extent.

Während die Spannungssteuereinrichtung 29 bei dem er sten Ausführungsbeispiel den Sollstrom Iq* direkt an den Subtrahierer 30 anlegt, subtrahiert der Subtrahierer 44 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Gleichstrom, der durch Gleichrichten des umlaufenden Stroms Idd mittels des Diodengleichrichters 43 erhalten wird, von dem Sollstrom Iq* und gibt das Ergebnis an den Subtrahierer 30 ab. Da die obere und die untere Grenze des Ergebnisses durch den Be reichsbegrenzer 45 bestimmt sind, wird ein der oberen Gren ze oder der unteren Grenze entsprechender Strom an den Sub trahierer 30 angelegt, wenn das Ergebnis höher als die obere Grenze oder niedriger als die untere Grenze ist.While the voltage control device 29 in the first exemplary embodiment applies the target current Iq * directly to the subtractor 30 , the subtractor 44 in the second exemplary embodiment subtracts a direct current, which is obtained by rectifying the circulating current Idd by means of the diode rectifier 43 , from the target current Iq *. and outputs the result to the subtractor 30 . Since the upper and lower limits of the result are determined by the range limiter 45 , an upper or lower limit current is applied to the subtractor 30 when the result is higher than the upper limit or lower than the lower limit is.

Da der umlaufende Strom Idd von dem Sollstrom Iq* sub trahiert wird, speist der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 lediglich die Leistung bzw. Energie, die oberhalb der Lei stung bzw. Energie liegt, die durch den Gleichrichter 6 zu geführt werden kann.Since the circulating current Idd is tracted by the target current Iq * sub, the pulse width modulator converter 5 feeds only the power or energy that is above the power or energy that can be supplied by the rectifier 6 .

Third embodiment

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild eines dritten Ausführungs beispiels des erfindungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom- Energiewandlers. Gemäß Fig. 5 ist mit 46 eine Steuerein richtung, die eine obere Grenze und eine untere Grenze für den Bereich der Abweichung eines umlaufenden, durch einen Gleichrichter 6 fließenden Stroms Idd von einem Sollstrom Iq* auf der Grundlage des umlaufenden Stroms Idd bestimmt, mit 47 ein variabler Bereichsbegrenzer, der eine externe Grenzeneinstellung für die Einstellung einer oberen Grenze und einer unteren Grenze ermöglicht, mit 48 eine Obergren zen-Erzeugungsschaltung, die eine obere Grenze für den Be reichsbegrenzer 47 derart erzeugt, daß das Ausgangssignal (ein positiver Wert) des Bereichsbegrenzers 47 virtuell bzw. im wesentlichen gleich Null ist, wenn der umlaufende Strom Idd gleich groß wie oder kleiner als ein vorbestimm ter Wert ist, und mit 49 eine Untergrenzen-Erzeugungsschal tung bezeichnet, die den durch den Bereichsbegrenzer 47 be stimmten Bereich in einen negativen Bereich öffnet, wenn der umlaufende Strom Idd bei dem Beginn eines regenerieren den Betriebs als Reaktion auf die Zunahme einer Gleichspan nung Vdc unter einen vorbestimmten Wert absinkt. Fig. 5 shows a circuit diagram of a third embodiment example of the AC / DC energy converter according to the invention. According to Fig. 5 is 46, a Steuerein direction * determines an upper limit and a lower limit for the range of variation of a circulating current flowing through a rectifier 6 current Idd of a target current Iq on the basis of the circulating current Idd, 47 a variable range limiter which enables an external limit setting for setting an upper limit and a lower limit, with 48 an upper limit generating circuit which generates an upper limit for the range limiter 47 such that the output signal (a positive value) of the range limiter 47 is virtual or substantially equal to zero when the circulating current Idd is equal to or less than a predetermined value, and 49 designates a lower limit generating circuit which converts the area determined by the area limiter 47 into a negative area opens when the circulating current Idd at the start of a regenerate operation as a reak tion on the increase in a DC voltage Vdc drops below a predetermined value.

Bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist der Strom, der der Stromsteuereinrichtung 31 zugeführt wird, im wesentlichen gleich dem Sollstrom Idd*, wenn der umlaufende Strom Idd kaum bzw. schwach fließt. Daher wird die Energie zum Unterdrücken der Veränderung der Gleichspannung Vdc hauptsächlich durch den Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 be reitgestellt. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel legt die Obergrenzen-Erzeugungsschaltung 48 eine obere Grenze für den variablen Bereichsbegrenzer 47 fest, so daß das Aus gangssignal (ein positiver Wert) des variablen Bereichsbe grenzers 47 virtuell gleich 0 ist, wenn der umlaufende Strom Idd kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, d. h. wenn der umlaufende Strom Idd kaum fließt, und setzt die Steue rung des variablen Bereichsbegrenzers 47 solange fort, bis der umlaufende Strom Idd über einen vorbestimmten Wert an wächst. Demgemäß erzeugt der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 kaum Energie und der Gleichrichter 6 stellt die Energie bzw. Leistung bereit. In the first and second exemplary embodiments, the current that is supplied to the current control device 31 is substantially equal to the target current Idd * when the circulating current Idd hardly or weakly flows. Therefore, the energy for suppressing the change in the DC voltage Vdc is mainly provided by the pulse width modulator converter 5 . In the third embodiment, the upper limit generating circuit 48 sets an upper limit for the variable range limiter 47 so that the output signal (a positive value) of the variable range limiter 47 is virtually 0 when the circulating current Idd is less than a predetermined one Value, ie when the circulating current Idd hardly flows, and continues the control of the variable range limiter 47 until the circulating current Idd increases above a predetermined value. Accordingly, the pulse width modulator converter 5 generates hardly any energy and the rectifier 6 provides the energy or power.

Folglich ist das Verhältnis der Arbeitszeit des Puls breitenmodulator-Wandlers 5 zu der gesamten Betriebszeit des Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers bei dem drit ten Ausführungsbeispiel kleiner als dasjenige des Pulsbrei tenmodulator-Wandlers 5 bei dem zweiten Ausführungsbei spiel. Demzufolge kann die Kapazität des Pulsbreitenmodula tor-Wandlers 5 bei dem dritten Ausführungsbeispiel kleiner sein als diejenige des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.Consequently, the ratio of the working time of the pulse width modulator converter 5 to the total operating time of the AC / DC energy converter in the third embodiment is smaller than that of the pulse width modulator converter 5 in the second embodiment. Accordingly, the capacity of the pulse width modulator converter 5 in the third embodiment can be smaller than that of the pulse width modulator converter 5 in the second embodiment.

Fourth embodiment

Eine bei dem dritten Ausführungsbeispiel eingesetzte Referenzspannungs-Einstellschaltung 27 enthält eine Fest spannungs-Einstellvorrichtung 50, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Diese Spannung Vdc* verbleibt daher unabhängig von ei ner Änderung der Wechselspannung VS, die an die Primärseite des Gleichrichters 6 angelegt ist, konstant. Die Sollspan nung Vdc* kann proportional zu der Veränderung der an die Primärseite des Gleichrichters 6 angelegten Wechselspannung VS geändert werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist.A reference voltage setting circuit 27 used in the third embodiment includes a fixed voltage setting device 50 as shown in FIG. 6. This voltage Vdc * therefore remains constant regardless of a change in the AC voltage VS which is applied to the primary side of the rectifier 6 . The target voltage Vdc * can be changed in proportion to the change in the AC voltage VS applied to the primary side of the rectifier 6 , as shown in FIG. 7.

In Fig. 7 sind ein Spannungsdetektor 51, der die Wech selspannung VS erfaßt, eine Referenzspannungs-Einstell schaltung 52, die die Sollspannung Vdc* proportional zu der Veränderung der an die Primärseite des Gleichrichters 6 an gelegten Wechselspannung VS verändert, ein Verstärker 53, ein Subtrahierer 54, der das Ausgangssignal des Verstärkers 53 von der Wechselspannung VS subtrahiert, und ein Addierer 55 gezeigt, der die Sollspannung Vdc* und das Ausgangssig nal des Subtrahierers 54 addiert.In Fig. 7, a voltage detector 51 which detects the AC voltage VS, a reference voltage setting circuit 52 which changes the target voltage Vdc * in proportion to the change in the AC voltage VS applied to the primary side of the rectifier 6 , an amplifier 53 , a Subtractor 54 , which subtracts the output signal of the amplifier 53 from the AC voltage VS, and an adder 55 shown, which adds the desired voltage Vdc * and the output signal of the subtractor 54 .

Die Arbeitsweise der in Fig. 7 gezeigten Schaltung wird nachstehend beschrieben. The operation of the circuit shown in Fig. 7 will be described below.

Die Beziehung zwischen der Wechselspannung VS (der Ef fektivwert einer Leitungsspannung) und der Ausgangsgleich spannung Vdd des Verstärkers 6 wird durch die nachstehende Gleichung repräsentiert:The relationship between the AC voltage VS (the effective value of a line voltage) and the DC output voltage Vdd of the amplifier 6 is represented by the following equation:

Vdd = 1.35 _VS (2)Vdd = 1.35 _VS (2)

Die Beziehung zwischen der Ausgangsgleichspannung Vdd, einer an den Glättungskondensator 8 angelegten Gleichspan nung Vdc und der Sollspannung Vdc* im normalen Betriebszu stand, bei dem sich die Last nicht verändert, wird durch die nachstehende Gleichung repräsentiert:The relationship between the DC output voltage Vdd, a DC voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 , and the target voltage Vdc * in the normal operating state where the load does not change is represented by the following equation:

Vdc* = Vdc = Vdd (3)Vdc * = Vdc = Vdd (3)

Aus der Gleichung (2) ist ersichtlich, daß die Aus gangsgleichspannung Vdd konstant bleibt, es sei denn, die Wechselspannung VS verändert sich. Daher kann der Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandler als ein stabiles Steuersy stem arbeiten. Jedoch ist aus Gleichung (2) offensichtlich, daß die Veränderungen der Wechselspannung VS die Verände rung der Ausgangsgleichspannung Vdd nach sich zieht, so daß die Gleichung (3) nicht erfüllt werden kann, wenn die Wech selspannung VS variiert, da die Sollspannung Vdc* die durch die Sollspannungs-Einstelleinrichtung 50 festgelegt ist, konstant bleibt. Die Sollspannung Vdc* und die Aus gangsgleichspannung Vdd werden daher unterschiedlich. Dem zufolge wird die Sollspannung Vdc* für das Steuersystem un geeignet und das Steuersystem wird instabil.From equation (2) it can be seen that the output DC voltage Vdd remains constant, unless the AC voltage VS changes. Therefore, the AC / DC energy converter can work as a stable control system. However, it is apparent from equation (2) that the changes in the AC voltage VS entail the change in the output DC voltage Vdd, so that the equation (3) cannot be satisfied when the AC voltage VS varies because the target voltage Vdc * is set by the target voltage setting device 50 , remains constant. The target voltage Vdc * and the output DC voltage Vdd are therefore different. As a result, the target voltage Vdc * becomes unsuitable for the control system and the control system becomes unstable.

Um dieses Problem zu lösen, wird beim vierten Ausfüh rungsbeispiel die Sollspannung Vdc* proportional zu der Veränderung der Wechselspannung VS verändert. Genauer ge sagt subtrahiert der Subtrahierer 50 das Ausgangssignal des Verstärkers 53, das durch Multiplizieren der über die Fest spannungs-Einstelleinrichtung 50 eingestellten Sollspannung Vdc* mit einer bestimmten Verstärkung erhalten wurde, von der Wechselspannung VS, um die Veränderung der Wechselspan nung VS zu erfassen. Die Verstärkung des Verstärkers 53 wird vorab eingestellt, so daß das Ausgangssignal des Sub trahierers 54 im normalen Betriebszustand, bei dem die Wechselspannung VS konstant bleibt, null ist. Der Addierer 55 addiert das Ausgangssignal des Subtrahierers 54 und die Sollspannung Vdc*, die durch die Festspannungs-Einstellein richtung 50 festgelegt wurde. Das Ausgangssignal des Addie rers 55 ist eine Sollspannung Vdc*, die an den Subtrahierer 28 angelegt wird.To solve this problem, the target voltage Vdc * is changed in proportion to the change in the AC voltage VS in the fourth embodiment. More specifically, the subtractor 50 subtracts the output signal of the amplifier 53 obtained by multiplying the target voltage Vdc * set by the fixed voltage setting means 50 by a certain gain from the AC voltage VS to detect the change in the AC voltage VS. The gain of the amplifier 53 is set in advance so that the output signal of the sub tracer 54 is zero in the normal operating state in which the AC voltage VS remains constant. The adder 55 adds the output signal of the subtractor 54 and the target voltage Vdc *, which was determined by the fixed voltage setting device 50 . The output signal of the adder 55 is a target voltage Vdc * which is applied to the subtractor 28 .

Folglich wird die Sollspannung Vdc* proportional zu der Veränderung der Wechselspannung VS verändert, so daß das Steuersystem stabilisiert ist.As a result, the target voltage Vdc * becomes proportional to the change in AC voltage VS changed so that the tax system is stabilized.

Fifth embodiment

Fig. 8 zeigt eine Sollspannung-Einstellschaltung, die in einem fünften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wechselstrom-Gleichstrom-Energiewandlers enthalten ist. In Fig. 8 sind ein Multiplizierer 56, der den umlaufenden Strom Idd mit einer Konstante K multipliziert, und ein Sub trahierer 57 gezeigt, der das Ausgangssignal des Multipli zierers 56 von dem Ausgangssignal einer Referenzspannungs- Einstellschaltung 52 subtrahiert. Fig. 8 shows a target voltage setting circuit which is included in a fifth embodiment of the AC-DC power converter of the invention. In FIG. 8, a multiplier 56 which multiplies the circulating current Idd by a constant K, and a sub are shown trahierer 57, which subtracts the output signal of the Multipli action element 56 from the output of a reference voltage setting circuit 52nd

Die Arbeitsweise der Sollspannung-Einstellschaltung wird nachstehend beschrieben.The operation of the target voltage setting circuit will be described below.

Wenn die an den Glättungskondensator 8 angelegte Gleichspannung Vdc aufgrund einer Veränderung der Last oder dergleichen zu einer Änderung veranlaßt wird, werden die Gleichspannung Vdc und die Ausgangsgleichspannung Vdd des Gleichrichters 6 gegenseitig unterschiedlich, so daß sich demzufolge der umlaufende Strom Idd verändert. Die Rate der Veränderung des umlaufenden Stromes Idd wird durch die fol gende Gleichung repräsentiert:When the DC voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 8 is caused to change due to a change in the load or the like, the DC voltage Vdc and the DC output voltage Vdd of the rectifier 6 become mutually different, so that the circulating current Idd changes accordingly. The rate of change of the circulating current Idd is represented by the following equation:

di/dt = (Vdd - Vdc)/L2 (4)di / dt = (Vdd - Vdc) / L2 (4)

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem mittleren Wert der Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters 6 und dem umlaufenden Strom Idd. Fig. 9 is a graph showing the relationship between the mean value of the DC output voltage of the rectifier 6 and the circulating current Idd.

Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, verändert sich die Aus gangsgleichspannung Vdd umgekehrt proportional zu der Ver änderung des umlaufenden Stroms Idd, was durch die Kommu tierungsüberlappung bedingt ist.As can be seen from FIG. 9, the output DC voltage Vdd changes inversely proportional to the change in the circulating current Idd, which is due to the commutation overlap.

Daher ist es nicht möglich, die Gleichungen (2) und (3) zu erfüllen und ein stabiles Steuersystem zu schaffen, wenn die Sollspannung Vdc* nicht unter Berücksichtigung der Be ziehung zwischen der Ausgangsgleichspannung Vdd und dem um laufenden Strom Idd geändert wird.Therefore, it is not possible to use equations (2) and (3) to meet and create a stable tax system if the target voltage Vdc * not taking into account the Be drawing between the DC output voltage Vdd and the current current idd is changed.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel subtrahiert der Subtrahierer 57 das Ausgangssignal des Multiplizierers 56, das durch Multiplizieren des umlaufenden Stroms Idd mit ei ner Konstante A erhalten wird, von dem Ausgangssignal der Referenzspannungs-Einstellschaltung 52. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 57, d. h. die Sollspannung Vdc wird an den Subtrahierer 28 angelegt. Die Stabilität dieses Steuersy stems ist höher als diejenige des Steuersystems gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen.In the fifth embodiment, the subtractor 57 subtracts the output signal of the multiplier 56 , which is obtained by multiplying the circulating current Idd by a constant A, from the output signal of the reference voltage setting circuit 52 . The output signal of the subtractor 57 , ie the target voltage Vdc is applied to the subtractor 28 . The stability of this control system is higher than that of the control system according to the above embodiments.

Sixth embodiment

Auch wenn bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen der Transformator 2 und die Wechselstromreaktanz 4 mit der Primärseite des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5 verbunden sind, muß lediglich der Transformator 2 mit der Primärseite des Pulsbreitenmodulator-Wandlers 5 verbunden sein, da die Funktion der Wechselstromreaktanz 4 hinsichtlich der Be schränkung der Rate der Veränderung des Stroms durch die Leckinduktivität bzw. Streuinduktivität des Transformators 2 ersetzt werden kann.Even if, in the above exemplary embodiments, the transformer 2 and the AC reactance 4 are connected to the primary side of the pulse width modulator converter 5 , only the transformer 2 has to be connected to the primary side of the pulse width modulator converter 5 , since the function of the AC reactance 4 with regard to the restriction the rate of change in the current can be replaced by the leakage inductance or leakage inductance of the transformer 2 .

Seventh embodiment

Bei jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele besitzt der Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 die Funktion der Verrin gerung eines Oberwellenstromes. Jedoch steht eine spezielle Schaltung zur Verringerung des Oberwellenstroms zur Verfü gung. Fig. 10 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers. In Fig. 10 ist mit 58 ein aktives Filter bezeichnet, das parallel zu dem Pulsbreitenmodulator-Wandler 5 geschaltet ist, um Oberwellenströme zu verringern, die in dem umlau fenden Strom Idd enthalten sind.In each of the above embodiments, the pulse width modulator converter 5 has the function of reducing a harmonic current. However, a special circuit for reducing the harmonic current is available. Fig. 10 shows a seventh embodiment of the AC / DC energy converter according to the invention. In Fig. 10, 58 denotes an active filter which is connected in parallel to the pulse width modulator converter 5 in order to reduce harmonic currents which are contained in the current Umd fenden Idd.

Wie vorstehend erwähnt, erzeugt der Gleichrichter 6 harmonische Ströme bzw. Oberwellenströme, wenn die Dauer eines Überlastungszustands verhältnismäßig lang ist. Das in den Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler gemäß Fig. 10 eingefügte aktive Filter 58 ermöglicht die Zuführung eines Stroms mit einer Phase, die entgegengesetzt zu derjenigen der Oberwellenströme ist, um die Oberwellenströme aufzuhe ben.As mentioned above, the rectifier 6 generates harmonic currents when the duration of an overload condition is relatively long. The active filter 58 inserted in the AC / DC power converter shown in FIG. 10 enables the supply of a current having a phase opposite to that of the harmonic currents to cancel the harmonic currents.

Eighth embodiment

Fig. 11 zeigt einen Gleichrichter 6 mit Dioden 6a, der bei einem achten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandlers eingesetzt ist. Die Arbeitsweise dieses Wechselstrom/Gleichstrom-Energie wandlers ist die gleiche wie bei den vorstehend beschriebe nen Ausführungsbeispielen. Fig. 11 shows a rectifier 6 with diodes 6 a, which is used in an eighth embodiment of the AC / DC energy converter according to the invention. The operation of this AC / DC energy converter is the same as in the above-described embodiments.

Der Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler kann mit einer Mehrzahl von Gleichrichtern für mehrphasige Gleich richtung versehen sein, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Dieser Aufbau ist auch zur Verringerung der in dem umlaufenden Strom Idd enthaltenen Oberwellenströme geeignet.The AC / DC power converter may be provided with a plurality of rectifiers for multi-phase rectification, as shown in FIG. 12. This structure is also suitable for reducing the harmonic currents contained in the circulating current Idd.

Ninth embodiment

Die Gleichrichter 6 gemäß den vorstehenden Ausführungs beispielen können durch einen Thyristor-Gleichrichter 59 ersetzt werden, der in Fig. 13 gezeigt ist und eine Mehr zahl von Thyristoren 60 für dieselbe Wirkung enthält. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können mit einer Mehrzahl von Thyristor-Gleichrichtern 59 gemäß der Darstellung in Fig. 14 für mehrphasige Gleichrichtung ver sehen sein. Dieser Aufbau ist auch zur Verringerung der in dem umlaufenden Strom Idd enthaltenen Oberwellenströme im stande.The rectifier 6 according to the above embodiments can be replaced by a thyristor rectifier 59 , which is shown in Fig. 13 and contains a plurality of thyristors 60 for the same effect. The exemplary embodiments described above can be seen with a plurality of thyristor rectifiers 59 as shown in FIG. 14 for multiphase rectification. This structure is also able to reduce the harmonic currents contained in the circulating current Idd.

Fig. 15 zeigt das Steuersystem eines Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandlers, bei dem der Thyristor- Gleichrichter 59 eingesetzt wird. In Fig. 15 sind ein Pha senschieber 61, der die Phase der Wechselspannung VS um π/2 nach vorne verschiebt bzw. voreilen läßt, eine Spannungs einstellschaltung 62, die eine Referenzspannung Vdd* der Ausgangsgleichspannung des Thyristor-Gleichrichters 51 festlegt, ein Vergleicher 63, der die Referenzspannung Vdd* und das Ausgangssignal des Phasenschiebers 61 zur Bestim mung eines Phasensteuerwinkels α vergleicht, eine Gate-Lo gikschaltung 64, die ein Gate-Einschaltsignal mit einer Breite von 120° auf der Grundlage des Phasensteuerwinkels α erzeugt, und ein Gate-Verstärker 65 gezeigt, der das Aus gangssignal der Gate-Logikschaltung 64 zur Einschaltung der Thyristoren 60 des Thyristor-Gleichrichters 59 verstärkt. Fig. 15 shows the control system of an AC / DC power converter in which the thyristor rectifier 59 is used. In Fig. 15 are a phase shifter 61 , which shifts the phase of the AC voltage VS by π / 2 forward or leads, a voltage setting circuit 62 which sets a reference voltage Vdd * of the output DC voltage of the thyristor rectifier 51 , a comparator 63 which compares the reference voltage Vdd * and the output signal of the phase shifter 61 to determine a phase control angle α, a gate logic circuit 64 which generates a gate turn-on signal having a width of 120 ° based on the phase control angle α, and a gate Amplifier 65 shown that amplifies the output signal from the gate logic circuit 64 to turn on the thyristors 60 of the thyristor rectifier 59 .

Die Arbeitsweise des Steuersystems wird nachstehend be schrieben.The operation of the control system will be described below wrote.

Der Phasenschieber 61 verschiebt die Phase der Wechsel spannung VS um π/2 nach vorne. Der Vergleicher 63 ver gleicht die Referenzspannung Vdd* und das Ausgangssignal des Phasenschiebers 61, um den Phasensteuerwinkel α zu be stimmen. Die Gate-Logikschaltung 64 erzeugt ein Gate-Ein schaltsignal mit einer Breite von 120° auf der Grundlage des Phasensteuerwinkels α zur Steuerung der Gate-Zeitsteue rung der Thyristoren 60. Der Gate-Verstärker 65 verstärkt das Ausgangssignal der Gate-Logikschaltung 64 zur Einschal tung der Thyristoren 60 des Thyristor-Gleichrichters 59.The phase shifter 61 shifts the phase of the AC voltage VS by π / 2 forward. The comparator 63 compares the reference voltage Vdd * and the output signal of the phase shifter 61 in order to determine the phase control angle α. The gate logic circuit 64 generates a gate on signal with a width of 120 ° based on the phase control angle α for controlling the gate timing control of the thyristors 60th The gate amplifier 65 amplifies the output signal of the gate logic circuit 64 for switching on the thyristors 60 of the thyristor rectifier 59 .

Die Beziehung zwischen der Wechselspannung VS, der Aus gangsgleichspannung Vdd des Thyristorgleichrichters 59 und des Phasensteuerwinkels α wird durch die nachstehenden Gleichungen ausgedrückt:The relationship between the AC voltage VS, the output DC voltage Vdd of the thyristor rectifier 59 and the phase control angle α is expressed by the following equations:

Vdd = 1.35×VS×cosR (5)
Vdd = 1.35 VS×Vdd*/Vdd0 (6)Vdd = 1.35 × VS × cosR (5)
Vdd = 1.35 VS × Vdd * / Vdd0 (6)

Hierbei bezeichnet Vdd0 den Spitzenwert einer in Fig. 16(b) gezeigten sinusförmigen Welle.Here, Vdd0 denotes the peak value of a sinusoidal wave shown in Fig. 16 (b).

Tenth embodiment

Die Gleichrichter 6 der vorstehend beschriebenen Aus führungsbeispiele können durch einen Gate-Abschalt-Thyri stor-Gleichrichter 66 mit derselben Wirkung ersetzt werden, der Gate-Abschalt-Thyristoren 68 aufweist, wie in Fig. 17 gezeigt ist. Der Gate-Abschalt-Thyristor-Gleichrichter 66 ist selbst zur Steuerung der Blindleistung imstande.The rectifiers 6 of the exemplary embodiments described above can be replaced by a gate shutdown thyristor rectifier 66 with the same effect, which has gate shutdown thyristors 68 , as shown in FIG. 17. The gate turn-off thyristor rectifier 66 is itself capable of controlling the reactive power.

Bei dem neunten Ausführungsbeispiel ist der Phasensteu erwinkel α ein positiver Winkel (α < 0) für die Kommutie rung der Thyristoren 60, d. h. es wird eine Phasennachei lungssteuerung durchgeführt. Da eine Selbstlöschung möglich ist, wenn die Gate-Abschaltthyristoren 68 benutzt werden, kann der Phasensteuerwinkel α ein negativer Winkel sein (α < 0), d. h. eine Phasenvoreilungssteuerung ist möglich. Dem zufolge ist der Gateabschalt-Thyristor-Gleichrichter 66 selbst zur Steuerung der Blindleistung imstande. Der Wech selstrom/Gleichstrom-Energiewandler kann mit einer Mehrzahl von Gateabschalt-Thyristor-Verstärkern 66 für mehrphasige Gleichrichtung versehen sein, wie in Fig. 18 gezeigt ist. In diesem Fall können auch die in dem umlaufenden Strom Idd enthaltenen Oberwellenströme verringert werden.In the ninth embodiment, the phase control angle α is a positive angle (α <0) for the commutation of the thyristors 60 , that is to say a phase control control is carried out. Since self-erasure is possible when gate turn-off thyristors 68 are used, phase control angle α can be a negative angle (α <0), ie phase advance control is possible. Accordingly, the gate turn-off thyristor rectifier 66 itself is capable of controlling the reactive power. The AC / DC power converter may be provided with a plurality of gate turn-off thyristor amplifiers 66 for multi-phase rectification, as shown in FIG. 18. In this case, the harmonic currents contained in the circulating current Idd can also be reduced.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, arbeitet der Gleichrichter im Stromspeisebetrieb im norma len Zustand, bei dem der Pulsbreitenmodulator-Wandlern nicht überlastet ist, da die Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters gleich groß wie die Sollspannung im Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandler ist. Der Pulsbreitenmodu lator-Wandler beginnt das Arbeiten im Energiespeisebetrieb bei einer Veränderung der an den Glättungskondensator ange legten Gleichspannung, so daß demzufolge der scharfe Abfall der Gleichspannung selbst bei einer Überlastung des Gleich richters vermieden werden kann. Da der Pulsbreitenmodula tor-Wandler im Energiespeisebetrieb lediglich während einer Übergangsperiode arbeitet, wenn sich die Gleichspannung verändert, kann die Kapazität des Pulsbreitenmodulator- Wandlers verhältnismäßig klein sein. Da der Pulsbreitenmo dulator-Wandler zum Speisen eines Stroms selbst bei einer Veränderung der Gleichspannung imstande ist, kann die Blindleistung selbst bei Überlastung des Wechselstro m/Gleichstrom-Energiewandlers gesteuert werden.As can be seen from the above description, the rectifier works in power supply mode in norma len state in which the pulse width modulator converters is not overloaded because the DC output voltage of the Rectifier the same size as the target voltage alternately current / direct current energy converter is. The pulse width mod lator converter starts working in energy supply mode with a change in the smoothing capacitor put DC voltage, so that the sharp drop the DC voltage even if the DC is overloaded richters can be avoided. Because of the pulse width module Tor converter in energy supply mode only during one Transition period works when the DC voltage changed, the capacity of the pulse width modulator Converter be relatively small. Since the pulse width mo Dulator converter for feeding a current even with one Is able to change the DC voltage Reactive power even when the alternating current is overloaded m / DC power converter can be controlled.

Der Pulsbreitenmodulator-Wandler erzeugt eine dem Über schuß über die Energieversorgungskapazität des Gleichrich ters entsprechende Energie bei dem Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandler, der derart ausgelegt ist, daß ein Sollwert für die In-Übereinstimmung-Bringung der an den Glättungskondensator angelegten Gleichspannung mit der Sollspannung auf der Grundlage der Abweichung der Gleich spannung von der Sollspannung bestimmt und der Pulsbreiten modulator-Wandler in Abhängigkeit von der Abweichung des durch den Gleichrichter fließenden Stroms von dem Sollwert gesteuert wird. Demgemäß kann die Kapazität des Pulsbrei tenmodulator-Wandlers verhältnismäßig klein sein.The pulse width modulator converter generates one of the over shot over the power supply capacity of the rectifier corresponding energy when changing current / direct current energy converter which is designed in such a way that a setpoint for bringing the to match the smoothing capacitor applied DC voltage with the Target voltage based on the deviation of the DC voltage determined by the target voltage and the pulse widths modulator converter depending on the deviation of the current flowing through the rectifier from the set point is controlled. Accordingly, the capacity of the pulse stream tenmodulator converter to be relatively small.

Bei dem Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der so ausgelegt ist, daß die oberen und unteren Grenzen für den Bereich der Abweichung des durch den Gleichrichter fließen den Stroms von dem Sollwert auf der Grundlage des durch den Gleichrichter fließenden Stroms bestimmt werden, ist das Verhältnis der Betriebszeit des Pulsbreitenmodulator-Wand lers zur gesamten Betriebszeit des Wechsel strom/Gleichstrom-Energiewandlers weiter verringert und der Pulsbreitenmodulator-Wandler kann demzufolge eine noch wei ter verkleinerte Kapazität haben.With the AC / DC energy converter that so is designed so that the upper and lower limits for the Range of deviation of the flow through the rectifier the current from the setpoint based on the through the Rectifier flowing current is determined Ratio of the operating time of the pulse width modulator wall at the entire operating time of the change current / DC energy converter further reduced and the Pulse width modulator converter can therefore still a white have reduced capacity.

Der Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der zur Veränderung der Sollspannung proportional zu der Verände rung der an die Primärseite des Pulsbreitenmodulator-Wand lers angelegten Wechselspannung ausgelegt ist, ist zur Durchführung einer stabilen Energieumwandlung imstande, selbst wenn die Wechselspannung variiert.The AC / DC energy converter that is used for Change in the target voltage proportional to the change tion to the primary side of the pulse width modulator wall designed AC voltage is designed for Able to carry out a stable energy conversion, even if the AC voltage varies.

Der Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der zur Veränderung der Sollspannung wie etwa zum Subtrahieren ei nes Spannungswerts proportional zu einem durch den Gleich richter fließenden Strom ausgelegt ist, ist zur Durchfüh rung einer stabilen Energieumwandlung imstande, selbst wenn sich der durch den Gleichrichter fließende Strom verändert.The AC / DC energy converter that is used for Change the target voltage such as for subtracting egg voltage value proportional to one by the equal rectified flowing current is designed for implementation capable of stable energy conversion, even if the current flowing through the rectifier changes.

Bei dem Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der mit dem mit den jeweiligen Primärseiten des Pulsbreitenmo dulator-Wandlers und des Gleichrichters verbundenen Trans formator versehen ist, kann das Fließen von durch den Gleichrichter erzeugten Oberwellenströmen in die Wechsel strom-Energiequelle verhindert werden.With the AC / DC energy converter, the with that with the respective primary sides of the pulse width mo dulator converter and the rectifier connected Trans is provided, can flow through the Rectifiers generated harmonic currents in the AC electricity energy source can be prevented.

Bei dem Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der zumindest mit entweder einer Wechselstromreaktanz oder mit einem Transformator, der mit der Primärseite des Pulsbrei tenmodulator-Wandlers verbunden ist, versehen ist, kann die Rate der Veränderung des Stroms bei Steuerung des Pulsbrei tenmodulator-Wandlers begrenzt und die Oberwellenströme können verringert werden.With the AC / DC energy converter, the at least with either an AC reactance or with a transformer that connects to the primary side of the pulse porridge tenmodulator converter is connected, can Rate of change in current when controlling the pulse rate tenmodulator converter limited and the harmonic currents can be reduced.

Bei dem Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der die Oberwellenstrom-Verringerungseinrichtung zum Verringern von in dem laufenden Strom vorhandenen Oberwellenströmen enthält, können die in dem umlaufenden Strom enthaltenen Oberwellenströme kompensiert und verringert werden.With the AC / DC energy converter, the the harmonic current reducing means for reducing of harmonic currents present in the current contains, those contained in the circulating stream Harmonic currents can be compensated and reduced.

Bei dem Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der mit dem Dioden umfassenden Gleichrichter versehen ist, ar beitet der Gleichrichter im Energiespeisebetrieb während eines normalen Betriebszustands, bei dem der Pulsbreitenmo dulator-Wandler nicht überlastet ist.With the AC / DC energy converter, the is provided with the rectifier comprising diodes, ar the rectifier works in energy supply mode a normal operating state in which the pulse width mo dulator converter is not overloaded.

Bei dem Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der mit dem Thyristoren umfassenden Gleichrichter versehen ist, arbeitet der Gleichrichter im Energiespeisebetrieb während eines normalen Betriebszustands, bei dem der Pulsbreitenmo dulator-Wandler nicht überlastet ist.With the AC / DC energy converter, the is provided with a rectifier comprising thyristors, the rectifier works in energy supply mode during a normal operating state in which the pulse width mo dulator converter is not overloaded.

Bei dem Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der mit dem Gateabschalt-Thyristoren enthaltenden Gleichrichter versehen ist, steuert der Gleichrichter die Blindleistung.With the AC / DC energy converter, the with the rectifier containing gate cut-off thyristors is provided, the rectifier controls the reactive power.

Bei dem Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der mit der Gleichstromreaktanz, die eine supraleitende Spule enthält, versehen ist, arbeitet der Gleichrichter im Ener giespeisebetrieb in einem normalen Betriebszustand, bei dem der Pulsbreitenmodulator-Wandler nicht überlastet ist.With the AC / DC energy converter, the with the DC reactance which is a superconducting coil contains, is provided, the rectifier works in the Ener power supply operation in a normal operating state in which the pulse width modulator converter is not overloaded.

Der Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, der mit den Pulsbreitenmodulator-Wandlern und den Gleichrichtern für mehrphasigen Betrieb versehen ist, ist zur Verringerung der Oberwellenströme, die in dem umlaufenden Strom enthal ten sind, imstande.The AC / DC energy converter that works with the pulse width modulator converters and the rectifiers provided for multi-phase operation is for reduction the harmonic currents contained in the circulating current are able.

Der Wechselstrom/Gleichstrom-Energiewandler, bei dem die Sollspannung durch Subtrahieren eines zu dem durch den Gleichrichter fließenden Strom proportionalen Werts von der Sollspannung verändert wird, ist zur Durchführung einer stabilen Energieumwandlung selbst dann imstande, wenn der durch den Gleichrichter fließende Strom variiert.The AC / DC energy converter where the target voltage by subtracting one from that by the Rectifier flowing current proportional value from the Target voltage is changed, is to carry out a stable energy conversion even when the current flowing through the rectifier varies.

Claims

1. AC / DC energy converter with
a pulse width modulator converter ( 5 ) which is connected to an AC power source and for converting an AC power applied to it from the AC power source into DC power for supplying the DC power to a DC load ( 9 ) and for converting DC power regenerated by the DC load ( 9 ) in AC power is capable of returning the regenerated AC power to the AC power source,
a rectifier ( 6 ), which has a direct current response connected to its direct voltage output side ( 7 ), connected in parallel to the pulse width modulator converter ( 5 ) and for converting this alternating current energy supplied by the alternating current energy source into direct current energy for the application of the direct current energy to the DC load ( 9 ) is designed, and
a smoothing capacitor ( 8 ) which is connected to the DC voltage output connections of the pulse width modulator converter ( 5 ),
characterized,
that a control device (22) the Pulsbreitenmodula tor converter (5) in dependence on the deviation of a voltage applied to the smoothing capacitor (8) DC voltage (Vdc) from a voltage command (Vdc *) to the voltage applied to the smoothing capacitor (8) DC to match the target voltage when the pulse width modulator converter ( 5 ) or the rectifier ( 6 ) converts AC energy to DC energy and supplies the DC energy to the load ( 9 ), and
that the rectifier is designed for a DC output voltage that is equal to the target voltage.

2. AC / DC energy converter according to claim 1, characterized in that the control device ( 22 ) determines a target value on the basis of the deviation of the applied to the smoothing capacitor ( 8 ) DC voltage from the target voltage in the control of the pulse width modulator converter ( 5 ) to bring the DC voltage applied to the smoothing capacitor ( 8 ) into agreement with the target voltage.

3. AC / DC energy converter according to claim 2, characterized in that the control device ( 22 ) has an upper limit and a lower limit for the range of the deviation of the current flowing through the rectifier ( 6 ) from the target value on the basis of the by Rectifier flowing current determined.

4. AC / DC energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 22 ) changes the target voltage proportional to the change in the AC voltage applied to the primary side of the rectifier ( 6 ).

5. AC / DC energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 22 ) changes the target voltage by subtracting a voltage value proportional to the current flowing through the rectifier.

6. AC / DC energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that a transformer ( 2 ) with the respective primary sides of the pulse width modulator converter ( 5 ) and the rectifier ( 6 ) to prevent the flow of one through the pulse width modulator. Converter ( 5 ), the rectifier ( 6 ) and the direct current reactance ( 7 ) flowing, circulating current to the AC power source is connected.

7. AC / DC energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that to at least one AC reactance or one transformer ver with the primary side of the pulse width modulator converter is bound.

8. AC / DC energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that a Harmonic current reducing device for reducing Harmonic currents in one by the pulse width mod lator converter, the rectifier and the dc reak dance flowing circulating current are included, available is.

9. AC / DC energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the Rectifier has diodes.

10. AC / DC energy converter according to one of the Claims 1 to 8, characterized in that the same richter thyristors.

11. AC / DC energy converter according to one of the Claims 1 to 8, characterized in that the same richter gate shutdown thyristors.

12. AC / DC energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the DC reactance contains a superconducting coil.

13. AC / DC energy converter according to one of the Claims 1 to 12, characterized in that the pulse width modulator converter and the rectifier for multiphase operation.

14. AC / DC energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the Control a value proportional to that by the Rectifier current is flowing, from the target voltage subtracted to change the target voltage.