DE69532749T2

DE69532749T2 - Hybrides Gleichrichtungsschaltkreis mit einphasigem Eingang

Info

Publication number: DE69532749T2
Application number: DE69532749T
Authority: DE
Inventors: Yasunobu Koganei-shi Suzuki; Toru Teshima
Original assignee: HITS LAB YOKOHAMA I; I-HITS LABORATORY
Current assignee: HITS LAB YOKOHAMA I; I-HITS LABORATORY
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2015-10-28
Also published as: JP2957104B2; DK0720276T3; MY127522A; KR960027216A; EP0720276A1; DE69532749D1; JPH08196076A; CN1044182C; EP0720276B1; US5828563A; TW291621B; CN1135678A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Einphaseneingangs-Hybridgleichrichtungsschaltung, die zur Energieeinsparung für Gleichstrom- oder Wechselstromausgangsgeräte, wie z.B. Videogeräte, Audiogeräte, elektronische Geräte wie Telekommunikationsgeräte, Computer, Büroautomationsmaschinen wie Kopiergeräte, Klimageräte, Kochapparate, Beleuchtungsvorrichtungen, Industrie-Motorsteuereinrichtungen oder unterbrechungsfreie Stromversorgungen, nützlich ist.
STAND DER TECHNIK
Bis jetzt wird die Schaltstromversorgung für Videogeräte, Audiogeräte, elektronische Geräte wie Computer, Klimageräte, Kochapparate, Beleuchtungsvorrichtungen, Industrie-Motorsteuereinrichtungen oder Wechselstromausgangsgeräte wie unterbrechungsfreie Stromversorgungseinheiten weit verbreitet verwendet. Und der Bedarf an Schaltstromversorgungen nimmt wegen verbesserter Schalthalbleiter, firmeneigener Steuer-LSI oder Verbesserungen in den Hochfrequenzeigenschaften von Kondensatoren und magnetischen Materialien schnell zu. Jedoch ist kürzlich ausgeführt worden, dass durch Schaltstromversorgungen verursachte Oberwellenströme an handelsüblichen Stromleitungen eine elektromagnetische Störbeeinflussung hervorrufen.
Es ist auch ausgeführt worden, dass ein durch Schaltstromversorgungen verursachter niedriger Leistungsfaktor eine Vergeudung von Energieressourcen hervorruft. Diese Probleme ziehen nun die Aufmerksamkeit von hoch entwickelten Ländern als ein gemeinsames Problem auf sich.
Gegenwärtig hat die IEC (International Electrotechnical Commission) entschieden, durch Schaltstromversorgungen und niedrigen Leistungsfaktor verursachten Oberwellenstrom zu regeln, und Richtlinien von der japanischen Regierung werden auch benötigt.
Beispielsweise sind bezüglich der Verordnung No. IEC1000-3-2 der IEC-Verordnungen die Ziele der Verordnungen in 4 Klassen eingeteilt, Klasse A für 3-Phaseneingangsgeräte, Klasse B für Motorwerkzeuge, Klasse C für Beleuchtungsvorrichtungen und Klasse D für Spezialgeräte, die eine Spitzenleistung aufweisen, die 600 Watt nicht überschreitet.
Deshalb sind elektronische Geräte außer einer Art von Klimagerät und fast alle Gleichstromausgangsgeräte in Klasse D enthalten.
Die besonders wichtige Verordnung von diesen Verordnungen über Oberwellenstrom ist über Einphasengleichrichterschaltungen vom Kondensatoreingangstyp, die im Allgemeinen für Schaltstromversorgungen verwendet werden.
Z.B. stellt 1 dar, dass bezüglich einer Einphasengleichrichterschaltung vom Kondensatoreingangstyp, die für Fernsehgeräte (230V, 230W) für den europäischen Markt verwendet wird, der Oberwellenstromwert von allen Oberwellen einer ungeradzahligen Reihe von der dritten Oberwelle bis zur 19ten Oberwelle den IEC-Standard größtenteils überschreitet, der mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist. Produkte mit einer solchen Schaltstromversorgung können wahrscheinlich in Zukunft nicht verkauft werden.
Bis jetzt sind mehrere Schaltungen als Richtlinien gegen die Verordnungen über Oberwellenstrom vorgeschlagen worden. Unter ihnen werden eine Eingangsdrosselspulenschaltung, eine Eintransistorstromrichterschaltung (Schaltung ohne Eingangskondensator) und ein Aktivfilterverfahren allgemein verwendet.
Eine Eingangsdrosselspulenschaltung weist z.B. eine Schaltungskonfiguration wie in 2 (1) dargestellt auf, und eine Drosselspule ist auf der Wechselstromeingangsseite eingesetzt. Diese Konfiguration entspricht gerade noch dem vorstehend erwähnten IEC-Standard. Wenn in der Eingangsseite einer Einphasengleichrichterschaltung vom Kondensatoreingangstyp, die für Fernsehgeräte (230V, 230W) für Europa verwendet wird, eine Drosselspule eingesetzt ist, wie in 3 dargestellt, sind z.B. Oberwellenstromwerte von allen Oberwellen einer ungeradzahligen Reihe von der dritten Oberwelle bis zur 19ten Oberwelle kleiner als der IEC-Standard, der mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist.
Jedoch beträgt z.B. der Leistungsfaktor einer Eingangsdrosselspulenschaltung im Allgemeinen 0,75⁓0,8, wie in 4 dargestellt, was dem niedrigsten Wert 0,75 des IEC-Standards entspricht, aber dies reicht nicht aus. Es gibt immer noch eine hohe Scheinleistung.
Es ist deutlich, dass das Auftreten von Oberwellenstrom bei einer Eingangsdrosselspulenschaltung durch Ladestrom eines Kondensators hervorgerufen wird, der direkt mit dem Vollbrückengleichrichterausgang verbunden ist. Demgemäß ist Pulsbreitenmodulation (PWM)-Schalttechnologie ohne einen großen Kondensator ausprobiert worden.
Die Arten einer Schaltung für Pulsbreitenmodulation werden in die Eintransistorstromrichterschaltungen und die Aktivfilterschaltungen eingeteilt.
Die Eintransistorstromrichterschaltung weist z.B. eine Schaltungskonfiguration wie in 2 dargestellt auf. Sie weist einige Vorteile im Hinblick auf Kosten, Umwandlungswirkungsgrad, Leistungsfaktor oder Stromleitungsoberwelle auf, weist aber auch einen Schwachpunkt auf, dass sie nicht imstande ist, eine Ausgangsleistung zu erzeugen, wenn der Wechselstromeingangsspannungsmomentanwert ungefähr 0 beträgt. Als Folge ist sie nur für Vorrichtungen verfügbar, die etwa 300 W nicht überschreiten.
Außerdem weist die Eintransistorstromrichterschaltung einen großen Schwachpunkt auf, dass Rauschen beim Hochgeschwindigkeitsschalten wegen eines Fehlens eines großen Kondensators auf der Stromversorgungsseite zur Wechselstromstromversorgungsseite leckt.
Demgemäß ist die Schaltstromversorgung, die die Eintransistorstromrichterschaltung verwendet, im Hinblick auf einen Gebrauch erheblich eingeschränkt.
Andereseits weist die Aktivfilterschaltung eine Schaltungskonfiguration wie in 2(3) dargestellt auf. Bei diesem Verfahren weist sie, obwohl der Leistungsfaktor nahe an 1 herankommt, einen Schwachpunkt auf, dass zusätzlich zu einem Leistungsfaktor-verbesserten Schaltkreis ein anderer Gleichstromumrichter erforderlich ist, und ein geringerer Wirkungsgrad ist insgesamt unvermeidlich, weil eine Ausgangsspannung schwer zu erzeugen ist, wenn die Wechselstromeingangsspannung ungefähr 0 beträgt und eine Welligkeit (Wechselstromkomponente) bei der Ausgangsleistung auftritt.
Wie vorstehend angegeben, begleiten Richtlinien gegen Oberwellenstrombegrenzung und Verbesserung beim Leistungsfaktor der herkömmlichen Schaltstromversorgung negative Faktoren, wie z.B. Kostenzunahme, Umwandlungswirkungsgradabnahme oder Größen- und Gewichtszunahme.
Die US-A-5345164 beschreibt einen Gleichrichter nach dem Stand der Technik. Der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht auf diesem Schriftstück.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung zielt darauf ab, mehrere Einphaseneingangshybridgleichrichtungsschaltungen mit einem begrenzungsfreien Leistungsvermögensgebiet bereitzustellen, um die herkömmlichen technische Probleme zu überwinden und Umwandlungswirkungsgrad, Leistungsfaktor und Stromleitungsoberwellen radikal zu verbessern.
Um die obigen Probleme zu lösen, liefert die vorliegende Erfindung einen Einphaseneingangsgleichrichter gemäß Anspruch 1.
Folglich wird eine Einphaseneingangs-Grundwellen- und -Oberwellenkomponenten-Hybridgleichrichtungsschaltung mit einem höheren Wirkungsgrad als eine herkömmliche Einphasenvollbrückengleichrichterschaltung erhalten, indem die Welligkeitsleistung (Oberwellenkomponente) gleichgerichtet wird und die hilfsgleichgerichtete Gleichstromkomponente zur Grundwellengleichstromkomponente hinzugefügt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schaltung weiter ein LC-Aufwärtstransformationsfilter, das eine Aufwärtstransformations-Sekundärwicklung und einen Glättungskondensator aufweist, um die Brummspannung der ersten gleichgerichteten Spannung zu erhalten, die an der Sekundärwicklung gefiltert herauftransformiert wird.
Gewisse Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 stellt ein Beziehungsdiagramm dar, das die Beziehung zwischen der Kennziffer und dem Wert eines Oberwellenstroms bei der herkömmlichen Schaltung veranschaulicht.
2 stellt Schaltungskonfigurationen dar, die die herkömmlichen Verfahren veranschaulichen.
3 stellt ein anderes Beziehungsdiagramm dar, das die Beziehung zwischen der Kennziffer und dem Wert eines Oberwellenstroms bei der herkömmlichen Schaltung veranschaulicht.
4 stellt ein Beziehungsdiagramm dar, das die Beziehung zwischen elektrischer Leistungsaufnahme und Leistungsfaktor auf Grundlage der herkömmlichen Schaltung veranschaulicht.
5 stellt veranschaulichende Schaltungskonfigurationen und eine Erläuterung der Ausgangsspannungswellenformen dar.
6 stellt ein Erläuterungsdiagramm von Gleichstromausgangsspannungswerten und -wellenformen von in 5 dargestellten Schaltungen dar.
7 stellt einen Vergleich der grundlegenden und verbesserten Gleichrichterschaltungen vom LC-Filtertyp von tatsächlichen Beispielen dieser Erfindung dar.
8 stellt ein tatsächliches Beispiel dieser Erfindung für eine Hochfrequenzhybridgleichrichtungsschaltung mit nicht-isoliertem Eingang-Ausgang dar.
9 stellt ein tatsächliches Beispiel dieser Erfindung für eine Hochfrequenzhybridgleichrichtungsschaltung mit isoliertem Eingang-Ausgang für eine kleine Kapazität mit einem Eintransistortyp dar.
10 stellt ein tatsächliches Beispiel dieser Erfindung ebenso wie dieselbe Schaltung wie 9 aber für eine große Kapazität mit einem Gegentakttransistortyp dar.
Die 11A–C stellen tatsächliche Beispiele für die in 6, 7 und 9 dargestellten Schaltung bei normaler Verwendung mit 100/115V und 200/230V-Energieversorgungen dar.
5 stellt eine Beispielschaltungskonfiguration im Vergleich mit der herkömmlichen Schaltung dar.
Diese Erfindung kann einen höheren Gleichrichterwirkungsgrad als die herkömmlichen Schaltungen verwirklichen und eine Energieeinsparung von mehreren Gleichstrom- oder Wechselstromausgangsgeräten möglich machen, indem der obige Einphaseneingangsgleichrichter verwendet wird.
Die konkrete Schaltung und ihre aktiven Wirkungen sind nachstehend als tatsächliche Beispiele dargestellt.
5 stellt ein Beispiel für Schaltungskonfigurationen dar.
5(1) ist eine im Allgemeinen verwendete Gleichrichterschaltung vom Kondensatoreingangstyp, bei der der Eingangsleistungsfaktor verringert ist, weil eine Glättung nur durch einen Kondensator großer Kapazität auf der Gleichstromausgangsseite ausgeführt wird und ein Ladestrom auf die Spitzenwerte der Sinuskurvenwechselstromspannung in einer kurzen Zeit konzentriert ist, wie zuvor angegeben.
5(2) ist eine Standard-Einphasenvollbrückengleichrichterschaltung, in der der Eingangsleistungsfaktor 1 ist und der Wirkungsgrad etwa 79% ist, weil der Spannungsabfall für 2 Dioden vom theoretischen Wert 8/π²=81% abgezogen ist.
Der Teil von 5(3), 5(4) und 5(5), der von einer gestrichelten Linie umgeben ist, ist eine Hilfsgleichrichterschaltung, die eine zusätzliche Gleichstromleistung erzeugen kann, indem Kondensatoren mit Dioden kombiniert werden und indem die Welligkeitsleistung (Oberwellenkomponente) geglättet wird.
Da die Glättungsgleichstromausgangsleistung, die durch eine Hilfsgleichrichterschaltung erzeugt wird, parallel zum Ausgang einer Einphasenvollbrückenhauptgleichrichterschaltung gelegt ist, wie in 5(3)– 5(5) dargestellt, wird gleichgerichtete Leistung von einer Hilfsgleichrichterschaltung einer Gleichstromlast nur zugeführt, während der Eingangswechselstromspannungsabsolutwert geringer als der Ausgangsspannungswert einer Hilfsgleichrichterschaltung ist.
D.h., die in 5(3)–5 (5) dargestellten Hilfsgleichrichterschaltungen erhöhen aktiv den Wirkungsgrad, um eine Brummspannung (Oberwellenkomponente) ganz wie der Glättungskondensator von 5(1) gleichzurichten und zu glätten.
Deshalb ist es möglich, einen höheren Wirkungsgrad als die Schaltungen von 5(1) oder 5(2) zu erhalten, weil die noch einmal gleichgerichtete Welligkeitsleistung durch die Hilfsgleichrichterschaltung wieder zugeführt wird.
Die Rate ist um 8–9% über dem Standardwirkungsgrad 79% von 5(2) erhöht, was auf die Anzahl von Schaltungselementen zurückzuführen ist. (Wenn 79% der Standard ist, ist die Rate 10–11%) .
Der Messwert zeigt, dass der Eingangswechselstrom (Scheinleistung) der in 5(3)– 5(5) dargestellten Schaltung um 27–29% bei derselben Gleichstromausgangsleistung im Vergleich mit der herkömmlichen Gleichrichterschaltung vom Kondensatoreingangstyp, die in 5(1) dargestellt ist, verringert ist. Dieser Messwert wird durch ein Experiment bestätigt, das denselben Typ von weitverbreitetem handelsüblichem Gleichstromumrichter in 5(1) zu der in 5(5) dargestellten Schaltung umwandelte.
Und, indem diese Gleichrichterschaltung in der 5(3) für die Gleichrichterschaltung der vorstehend erwähnten Eintransistorstromrichterschaltung oder Aktivfilterschaltung statt der Schaltung in 5(2) verwendet wird, werden die in der Gleichstromausgangsspannung enthaltene Brummspannung und der Spitzenwert von Schaltrauschen außerordentlich verringert, und der Leistungsfähigkeitsbereich ist fast begrenzungsfrei. Die Schaltungen, die in 5(6) – (a), (b), (c) dargestellt sind, sind mögliche Hilfsgleichrichterschaltungen.
6 stellt die Beziehung zwischen einer Hilfsgleichrichterklemmspannung und Gleichstromausgangsspannung bei tatsächlichem Gebrauch für 5(3), (4) und (5) dar. A und B von 6 stellen die Brummspannung der herkömmlichen Einphasenvollbrückengleichrichterschaltung dar, und C & D, F & G und H & I stellen die Brummspannung bei tatsächlichem Gebrauch für die Schaltung dar.
Es ist aus 6 klar ersichtlich, dass eine Welligkeit verringert wird, indem die aus Kondensatoren und Dioden beste hende Hilfsgleichrichterschaltung hinzugefügt wird. Jedoch wird eine Verbesserung im Wirkungsgrad der Schaltung gesättigt, weil der Wirkungsgrad durch den Spannungsabfall der Dioden verringert wird, selbst wenn die Anzahl von Elementen über das tatsächliche Beispiel von 6(4) erhöht wird. Demgemäß sind die Schaltung von 6(4) oder eine Schaltung mit einer anderen Zusatzschaltung geeignet, um ein Kosteneffizienzverhalten zu steigern und ein Volumen und einen Eingangsstrom (Leistung) zu verringern.
Und die untersten und obersten Elemente der Dioden für den Hilfsgleichrichter benötigen Hochspannungselemente, weil eine Eingangswechselstromspannung direkt angelegt ist, wenn der Netzanschluss 'ein' ist. Jedoch ist es möglich, einen Energieverlust zu verringern, der durch einen Durchlassrichtungs-Spannungsabfall der Dioden hervorgerufen wird, indem ein Element mit einer niedrigen Spannung verwendet wird, aber niedrigerem Durchlassrichtungs-Spannungsabfall wie eine Schottky-Diode, weil dazwischenliegende Dioden einer Teilspannung ausgesetzt sind.
7(1) stellt eine Gleichrichterschaltung verhältnismäßig mittlerer oder großer Kapazität mit über 100 W Gleichstromausgangsleistung dar, die das herkömmliche und weitverbreitete LC-Filter übernimmt. 7(2)–7(8) stellen ein tatsächliches Beispiel für das erfundene Gleichrichtungsverfahren bei Verwendung für die obige Schaltung dar. Es ist ganz normal, dass die Brummspannung, die in der Gleichstromausgangsspannung enthalten ist, geringer ist als die der Beispiele, die in 5 und 6 dargestellt sind, und sie ist für alle Arten von Gleichstromstromversorgungen brauchbar.
7(2) stellt dar, dass eine Verbesserung im Wirkungsgrad und eine Abnahme von Brummspannung (oder Leistung) vor einer Glättung erbracht werden, indem die Brummspannung in der vorderen Stufe einer Drosselspule durch eine Hilfsgleichrichter schaltung (umgeben mit einer gestrichelten Linie), die in 5 und 6 dargestellt ist, zu einer Gleichstromspannung umgewandelt wird und indem sie zur Ausgangsleistung einer Einphasenvollbrückenhauptgleichrichterschaltung hinzugefügt wird, die die Dioden D₁, D₂, D₃ und D₄ aufweist .
Deswegen ist es möglich, die Nennkapazität einer Drosselspule im Verhältnis zur Abnahme einer Brummspannung, die an der Drosselspule angelegt ist, zu verringern, und möglich, einen Wirkungsgrad zu verbessern, indem der Eigenverlust verringert wird. Eine von einer gestrichelten Linie umgebene Hilfsgleichrichterschaltung in 7(2) stellt z.B. die Schaltung von 6(2) dar, die jedoch fast die gleiche wie die Schaltung von 6(3) oder 6(4) ist. Die geeignete Schaltung sollte abhängig von Kosteneffizienzverhalten, Größe oder Gesamtwirkungsgrad ausgewählt werden.
7(3) stellt eine Gleichrichterschaltung dar, in der üblicherweise ein Kondensator für ein Glättungsfilter in einer Hilfsgleichrichterschaltung und ein Kondensator für ein LC-Filter einer Hauptgleichrichterschaltung verwendet werden, wenn die Welligkeits(Wechselstrom)leistung, die auf beiden Seiten einer Drosselspule auftritt, durch die Hilfsschaltung, die mit einer gestrichelten Linie umgeben ist, zu Gleichstromleistung umgewandelt wird, und die klein ist und insgesamt die wenigsten Elemente aufweist und das beste Kosteneffizienzverhalten wahrt.
7(4) stellt dar, dass eine Brummspannung in der vorderen Stufe einer Drosselspule über die Gleichstromausgangswelle von 6(4) verringert wird, trotz der kleinen Anzahl von Kondensatoren und Dioden, indem die Sekundärwicklung einer Drosselspule eingestellt wird und die Brummspannung, die in der Ausgangsleistung einer Einphasenvollbrückengleichrichterschaltung enthalten ist, mit einer Autotransformatorfunktion herauftransformiert wird und außerdem durch eine Hilfsgleichrichterschaltung gleichgerichtet wird. Folglich ist es möglich, die Nennkapazität einer Drosselspule zu minimieren und die Gleichstromausgangsbrummspannung innerhalb der Spezifikation zu halten, um zum tatsächlichen Gebrauch verfügbar zu sein.
7(5) stellt eine Schaltung dar, die durch Verringern der Schaltelemente von 7(4) und Vereinfachen der Schaltung hergestellt ist, um ein Kosteneffizienzverhalten zu steigern.
7(6) stellt eine Schaltung dar, um die Brummspannung, die in der Sekundärwicklung einer Drosselspule auftritt, nach Vollbrückengleichrichtung durch D₂, D₄, D₅ und D₆ parallel zu der Einphasenvollbrücken-gleichgerichteten Ausgangsspannung, die aus D₁, D₂, D₃ und D₄ besteht, zu legen. D₂ und D₄ werden üblicherweise für den Hauptgleichrichter und Hilfsgleichrichter verwendet.
Obwohl D₁–D₆ gleich einer 3-Phasenvollbrückengleichrichterschaltung zu sein scheinen, sind sie nicht genau gleich einer 3-Phasenvollbrücke, weil D₁, D₄ mit 50 Hz-Eingangsspannung versorgt werden, und D₂, D₄, D₅ und D₆ mit 100 Hz-Brumm-(Oberwellenkomponente)-Spannung versorgt werden, was die zweite Oberwelle ist.
7(7) und 7(8) sind die Transformation. 7(8) ist eine Schaltung, um hilfsgleichgerichtete Ausgangsleistung zur Gleichstromausgangsseite zu legen, und 7(7) ist eine Schaltung, um eine Hälfte der Welligkeitsleistung jeder vorderen und späteren Stufe einer Drosselspule zuzuführen.
Wie vorstehend angegeben, werden für dieses erfundene Wirkungsgrad-verbesserte Verfahren verschiedene Schaltungsverfahren übernommen. Jedoch besteht das integrierte und gemeinsame Konzept darin, einen Gleichrichterwirkungsgrad zu verbessern, indem die Welligkeitsleistung (Oberwellenkomponente), die durch die herkömmliche Einphasenvollbrücken gleichrichterschaltung außer acht gelassen wird, in Gleichstromleistung transformiert wird und zur herkömmlichen Gleichstromausgangsleistung hinzugefügt wird.
Und der Gleichstromausgangs/Wechselstromeingangs-Wert von 5 und 7 werden durch Experimente bestätigt, und der Wert stellt deutlich eine Verbesserung im Wirkungsgrad und Leistungsfaktor dar.
8, 9 und 10 zeigen andere tatsächliche Beispiele. D.h.: 8 stellt ein Beispiel für eine Hochfrequenzhybridgleichrichtungsschaltung mit nicht-isoliertem Eingang-Ausgang dar, die ein Merkmal aufweist, dass ein Halbleiterschalter (S) zwischen einer Einphasenvollbrückengleichrichterschaltung und LC-Filter eingefügt ist und der Halbleiterschalter (S) bei einigen kHz-einigen 100 kHz eine Ein-Aus-Regelung erfährt.
Diese Schaltung kann nicht nur eine Gleichstromausgangsspannung PWM-steuern, sondern auch den Wert, die Kapazität und das Gewicht einer Drosselspule (L) und eines Kondensators (C) außerordentlich minimieren. Demgemäß ist es möglich, die Rückführung auf das kleinste Maß und das leichte Gewicht für die Gesamtstromversorgungsausrüstung zu verwirklichen.
9 stellt ein Beispiel für einen Hochfrequenzhybridgleichrichtungsschaltungs-Gleichstromumrichter mit isoliertem Eingang-Ausgang dar (für eine kleine Kapazität mit einem Eintransistor). D.h., wenn das erfundene Verfahren für einen Gleichstromumrichter mit einem Eintransistortyp angewandt wird, um eine geglättete Gleichstromausgangsleistung durch Isolieren der Wechselstromeingangsseite und der Gleichstromausgangsseite zu erhalten, addieren sich ein Hochfrequenzstrom (i₁), um den Elektrolytkondensator großer Kapazität auf der Eingangsseite des Gleichstromumrichters aufzuladen, und ein Hochfrequenzstrom (i₂), um die Ausgangsleistung des Gleichstromumrichters zu steuern, und werden zum Schalttransistor (S) gelegt.
Wenn i₁ und i₂ durch den Weg laufen, der mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, und eine Pulsbreitensteuerung erfahren, tritt die normale Brummspannung in Gleichstromlast auf, und dasselbe Betriebsverhalten wie des herkömmlichen Gleichstromumrichters wird erhalten.
Aus den Testergebnissen ist es ersichtlich, dass die Rate von Gleichstromausgangsleistung und Wechselstromeingangsleistung in der Schaltung von 8 etwa 75–80a ist, was eher niedriger als die der Schaltung von 7 ist, obwohl es einen gewissen Unterschied gibt, abhängig von der Leistungsfähigkeit oder dem Betriebsverhalten der verwendeten Komponenten.
Nichtsdestoweniger sind Leistungsfaktor-Wirkungsgrad im Vergleich mit dem herkömmlichen Schaltregler bemerkenswert verbessert, dessen Rate von Gleichstromausgangsleistung und Wechselstromeingangsleistung 50–65% beträgt. Und die Oberwellen im Niederfrequenzgebiet (3te bis 19te), die im Eingangsstrom enthalten sind, sind vollständig verringert und entsprechen dem IEC-Standard.
10 stellt ein Beispiel für die Kombination eines weitverbreiteten Gleichstromumrichters vom Gegentakttyp mit dem Zweitransistortyp dar, um eine Ausgangsleistung mit großer Kapazität in dieser erfundenen Hybridgleichrichtungsschaltung zu erhalten. Dies bedeutet, dass verschiedene Anwendungen für diese erfundene Hybridgleichrichtungsschaltung möglich sind. 11(1), (2) und (3) stellt Schaltungskonfigurationen dar, wenn die Schaltungen von 6, 7 und 9 üblicherweise mit 100/115V und 200/230V-Energieversorgungen verwendet werden.
Wie vorstehend genau erklärt, können diese Schaltungen eine Wechselstrom-Gleichstrom-Umwandlung mit wenig Oberwellenkomponenten verwirklichen und können 10–15% einer Eingangs- 1eistung über dem herkömmlichen Verfahren sparen und mehr als 85% eines Leistungsfaktors erhalten, indem eine Einphaseneingangshybridgleichrichtungsschaltung verwendet wird, um die noch einmal gleichgerichtete Gleichstromkomponente der Welligkeitsleistung (Wechselstromkomponente) zu der Grundwellengleichstromkomponente hinzuzufügen. Außerdem können sie die Oberwellenkomponenten zum Wechselstromeingangsstrom verringern.
Und sie können auch verschiedene Einphaseneingangshybridgleichrichterschaltungen mit einem kleinen Kostenanstieg und mit begrenzungsfreiem Leistungsvermögensbereich verwirklichen.

Claims

Einphaseneingangsgleichrichter, umfassend: einen Einphasenvollbrückengleichrichter (D1–D4), der eine Gleichstromausgangsspannung mit einer Grundschwingungsgleichstromkomponente durch Gleichrichten einer Einphasenwechselstromeingangsspannung erhält; und ein LC-Filter, das eine Drosselspule und einen Glättungskondensator aufweist, wobei das LC-Filter an der Gleichstromausgangsseite des Einphasenvollbrückengleichrichters vorgesehen ist; und einen Hilfsgleichrichter (D5, D6), dadurch gekennzeichnet, dass der Hifsgleichrichter eine Hilfsgleichstromkomponente durch Gleichrichten und Glätten einer Brummspannung erhält, die auf beiden Seiten der Drosselspule des LC-Filters auftritt, und die Hilfsgleichstromkomponente zur Grundschwingungsgleichstromkomponente hinzufügt.
Einphaseneingangsgleichrichter nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Halbleiterschalter (S), der zwischen dem Einphasenvollbrückengleichrichter und LC-Filter vorgesehen ist, wobei die Gleichstromausgangsspannung gesteuert wird, indem der Halbleiterschalter mit einer Ein-Aus-Frequenz gesteuert wird, die höher als seine Eingangswechselstromfrequenz ist, und sein Verhältnis von Einschalt- zu Ausschalttzeit gesteuert wird.