DE69920052T2

DE69920052T2 - METHOD AND DEVICE FOR AC CHANGE CONTROL

Info

Publication number: DE69920052T2
Application number: DE69920052T
Authority: DE
Inventors: S. Douglas SCHATZ; A. Richard SCHOLL; N. Geoffrey DRUMMOND; J. David CHRISTIE
Original assignee: Advanced Energy Industries Inc
Current assignee: Advanced Energy Industries Inc
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2019-12-30
Also published as: EP1155358A4; DE69920052D1; AU2396300A; JP2002534051A; EP1155358A1; WO2000039653A1; EP1155358B1

Description

I. TECHNISCHES GEBIETI. TECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft die Wechselstromregelung. Sie schafft insbesondere ein Verfahren und ein System zur kostengünstigen Regelung von Wechselstromanwendungen und enthält Ausführungsformen, die für die Wechselspannungs-Fehlersimulation, die Korrektur von Leistungsfaktoren nicht linearer Lasten und die Blindlastkorrektur in Dreiphasensystemen nützlich sein können.The The present invention relates to AC control. She creates in particular a method and a system for cost-effective AC power regulation and includes embodiments that are suitable for AC fault simulation, the correction of nonlinear load factors and the Blind load correction in three-phase systems can be useful.

II. HINTERGRUND DER ERFINDUNGII. BACKGROUND OF THE INVENTION

Bei der Erzeugung und der Übertragung von Elektrizität müssen sich Versorgungsunternehmen mit natürlichen Problemen beschäftigen, wie etwa Baumteile, die auf Versorgungsleitungen fallen, Schneestürme, die Eislasten an Versorgungsleitungen erzeugen können, wodurch diese herabfallen können, Blitzeinschläge in Versorgungsleitungen und viele andere Typen von elektrischen Beschädigungen, die in Unterstationen auftreten können. Diese Probleme, die häufig auftreten, können Unterbrechungen bei der Lieferung von Elektrizität an Abnehmer der Versorgungsunternehmen bewirken.at generation and transmission of electricity have to Utilities deal with natural issues, like tree parts that fall on supply lines, snowstorms that Ice loads on supply lines can cause them to fall, lightning strikes in supply lines and many other types of electrical damage in substations may occur. These problems are common may occur Interruptions in the supply of electricity to utility customers cause.

Diese Störungen können bei dem Elektrizitätsverbraucher, dem Kunden des Versorgungsunternehmens, Probleme bewirken. Einige Industriezweige, wie etwa erdölverarbeitende Anlagen, und Wohnorte sind durch diese Störungen weniger stark betroffen, vorausgesetzt, dass empfindliche Ausrüstungen, wie etwa Elektronik, durch Vorrichtungen zum Unterdrücken von Stromstößen geschützt sind. Andere Industriezweige, wie etwa Datenverarbeitungszentren und Halbleiterherstellungsanlagen, können durch Stromstöße und Leistungsabfälle bei der Elektrizität, die in ihre Einrichtungen fließt, ernsthaft beeinträchtigt werden. In zuerst genannten Fall ist ein Datenverlust möglich und in dem zuletzt genannten Fall ist ein Produktionsausfall möglich, in beiden Fällen sind die Verluste häufig äußerst kostspielig und können bei einem Zwischenfall oder einer Störung, die eine Dauer von einigen wenigen Zyklen der Eingangsleistung haben kann (d. h., die einen kleinen Bruchteil einer Sekunde andauert), einen Umfang von mehreren Millionen Dollar erreichen.These disorders can at the electricity consumer, the utility's customer, cause problems. Some Industries, such as petroleum refining Plants and residences are less affected by these disturbances, provided that sensitive equipment, such as electronics, by devices for suppressing are protected from power surges. Other industries, such as data processing centers and semiconductor manufacturing plants, can by power surges and power losses of electricity, the flows into their facilities, seriously impaired become. In the former case, data loss is possible and in the latter case, a loss of production is possible, in both cases the losses are often extremely costly and can in the event of an incident or malfunction lasting a few can have a few cycles of input power (that is, one small fraction of a second), an extent of several Reach millions of dollars.

Es sind viele Untersuchungen zur Leistungsqualität an verschiedenen Stellen durchgeführt worden und sie zeigen typischerweise, dass Leistungsstöße, die durchaus auftreten, lediglich einen kleinen Bruchteil des Gesamtproblems darstellen und die vorherrschende, Kosten verursachende Störung ein Leistungsabfall oder eine momentane Verringerung der Leistung ist. Ein Leistungsabfall ist typischerweise eine Verringerung der Spannung um weniger als 50 % der Nennspannung mit einer Dauer von weniger als einer Sekunde. Bei einer Untersuchung waren 95 % der problematischen Störungen Spannungsabfälle, die eine Dauer von weniger als 20 Zyklen (1/3 Sekunde) aufwiesen und bei denen der Betrag des Spannungsabfalls kleiner als 30 % der Nennspannung betrug (d. h. 70 % der Spannung verblieben). Bei einer weiteren Untersuchung von einem Mittelwert von fünf Leistungsabfällen pro Monat erfolgten die Spannungsabfälle auf einen Wert von 70 % bis 90 % des Nennwerts, wobei die meisten Absenkungen eine Dauer von 10 Zyklen oder weniger aufwiesen. Aus diesen Untersuchungen wird deutlich, dass dann, wenn ein Regler zur Verfügung stehen würde, der Leistungsabfälle von bis zu 50 % bewältigen könnte (d. h., der beim Vorhandensein der halben Nennspannung einen stabilen Ausgang gewährleisten würde), ein sehr großer Anteil der Probleme vermieden werden könnte.It Many studies on performance quality have been carried out at various locations and they typically show that power surges that occur quite represent only a small fraction of the total problem and the predominant cost-causing failure is a performance drop or is a momentary reduction in power. A performance drop is typically a voltage reduction of less than 50 % of rated voltage with a duration of less than one second. In one study, 95% of the problematic disorders were voltage drops, the have a duration of less than 20 cycles (1/3 second) and where the amount of voltage drop is less than 30% of the rated voltage was (i.e., 70% of the voltage remained). At another Investigation of an average of five performance drops per Months were the voltage drops to a value of 70% to 90% of the nominal value, with most Reductions had a duration of 10 cycles or less. Out These investigations make it clear that when a regulator to disposal would stand, the power losses up to 50% (i.e. h., The presence of half the rated voltage a stable Ensure output would), a very big one Share of the problems could be avoided.

Es gibt mehrere Technologien des Standes der Technik, die geeignet sind, die Leistungsqualität an der Anwenderlast auf einen Pegel zu bringen, bei dem keine Probleme auftreten. Eine derartige Technologie enthält eine Vorrichtung zur dynamischen Spannungswiederherstellung oder DVR. Diese Vorrichtung kann eine Spannungskorrektur oder Spannungsregelung für eine kurze Dauer bewirken und arbeitet in der Weise, dass sie der Versorgungsleitung eine Ausgleichsspannung hinzufügt, um eine "Absenkung" oder einen Abfall der Spannung der Versorgungsleitung zu korrigieren. Sie ist im Allgemeinen nicht geeignet, um vor vollständigen Ausfällen oder starken Abfällen zu schützen. Die DVR ist ein Wandler mit mehreren Abgriffen, so dass elektronische Schalter, die gewöhnlich Thyristoren sind, so geschaltet werden können, dass eine "Anhebung" um feste Beträge, wie etwa 5 % pro Schritt, bereitgestellt wird. Somit kann an seinem Ausgang eine Spannung von 5, 10, 15, 20 % oder anderen Vielfachen von 5 % der Versorgungsleitung hinzugefügt werden. Die DVR kann als sehr große Vorrichtung hergestellt werden und dadurch in der Lage sein, eine Leistung in der Größenordnung von Megawatt zu bewältigen, wobei es bei hohen Leistungen vernünftig ist, die Kosten pro Kilowatt an zugeben. Ihre Nachteile sind die Unfähigkeit, eine gleichmäßige Ausgangsleistung bereitzustellen, da sie lediglich in Schritten geschaltet wird, sowie die großen Abmessungen und ihr großes Gewicht. Wegen dieser großen Abmessungen und des Gewichts ist sie keine bewegliche Vorrichtung.It There are several technologies of the prior art that are suitable are, the quality of service to bring the user load to a level where no problems occur. Such a technology includes a dynamic voltage recovery device or DVR. This device can provide voltage correction or voltage regulation for one short duration effect and works in such a way that they supply the supply line Adding compensation voltage, a "subsidence" or a drop to correct the voltage of the supply line. It is not generally suitable to complete before precipitate or heavy waste to protect. The DVR is a multi-tap converter, allowing electronic switches, usually Thyristors are, so can be switched, that an "increase" by fixed amounts, such as about 5% per step. Thus, at his Output a voltage of 5, 10, 15, 20% or other multiples be added by 5% of the supply line. The DVR can as very big Device be prepared and thereby be able to Performance of the order of magnitude of megawatts to cope with it reasonable with high performances is to admit the cost per kilowatt. Their disadvantages are the Inability, to provide a uniform output power, because it is only switched in steps, as well as the large dimensions and her big one Weight. Because of these big ones Dimensions and weight, it is not a mobile device.

Eine zweite Technologie zur Bewältigung dieser Probleme enthält den schnellen elektronischen Übertragungsschalter oder HSETS. Der HSETS wird verwendet, wenn bei dem Versorgungsunternehmen eine alternative Leistungsquelle zur Verfügung steht. Das heißt, das Versorgungsunterehmen betreibt zwei Versorgungsleitungen zu den Kundeneinrichtungen, jeweils eine von jeder der zwei Unterstationen, und der HSETS kann die Eingangsleistung der Einrichtung von einer Quelle mit einem abgesenkten Spannungspegel zu der zweiten Quelle, der Reservequelle umschalten, die mutmaßlich nicht gestört ist. Ein optimaler Betrieb erfordert natürlich, dass die beiden Quellen möglichst voneinander unabhängig sind, da ein Leistungsabfall, der bei beiden Quellen auftritt, nicht bewältigt werden kann. Die Kosten pro Megawatt sind nicht hoch, da der HSETS jedoch zusammen mit einer alternativen Leistungszufuhr von einer separaten Unterstation installiert werden muss und die gesamte Leistungslast der Einrichtung bewältigen muss, sind die Installationskosten oder die anfänglichen Kosten hoch und liegen im Allgemeinen über 1000000 Dollar.A second technology to address these issues includes the fast electronic transfer switch or HSETS. The HSETS is used when the utility provides an alternative source of power. That is, the utility operates two utility lines to the customer premises, one each from each of the two Substation, and the HSETS can switch the input power of the device from a source with a lowered voltage level to the second source, the backup source, which is presumably not disturbed. Of course, optimal operation requires that the two sources be as independent of each other as possible, since performance degradation that occurs in both sources can not be overcome. The cost per megawatt is not high, however, since the HSETS must be installed with a separate power supply from a separate substation and must handle the full power load of the facility, the initial or initial installation costs are high, generally over $ 1,000,000.

Eine dritte Lösung beinhaltet die Speicherung von Energie. In diesem Fall speichert eine Speichereinheit Energie, die verwendet werden kann, um die Verbraucherleistung während eines Leistungsgefälles zu ergänzen und dadurch fehlerfreie Energie an die Anwenderlast zu liefern. Die Energiespeicherung kann durch eine Vorrichtung mit elektrischem Feld, wie etwa ein Kondensator, eine Vorrichtung mit magnetischem Feld, wie etwa ein Induktor, eine chemische Vorrichtung, wie etwa eine Batterie, oder eine mechanische Vorrichtung, wie etwa ein Schwungrad/Generator, erfolgen. Derartige Vorrichtungen besitzen den Vorteil, dass sie Energie während eines vollständigen Ausfalls oder Blackouts liefern können, da sie die Energie bereitstellen können, die sie während des normalen Betriebs gespeichert haben. Sie können außerdem wiederum wegen der gespeicherten Energie einen konstanten Leistungsausgang während eines Leistungsgefälles aufrechterhalten, ohne einen proportionalen Zusatzstrom aus der ankommenden Versorgungsleitung zu zie hen. Sie besitzen jedoch zwei wesentliche Nachteile: Sie sind teuer und die gespeicherte Energie kann eine Gefahr darstellen, wenn durch einen Fehler ihre plötzliche Freigabe bewirkt wird.A third solution involves the storage of energy. In this case stores a storage unit that can be used to power the energy Consumer performance during a performance gap to complete and thereby deliver error-free energy to the user load. Energy storage may be provided by a device with an electric field, such as a capacitor, a magnetic field device, such as an inductor, a chemical device, such as a Battery, or a mechanical device, such as a flywheel / generator, respectively. Such devices have the advantage that they Energy during of a complete Failures or blackouts as they provide the energy can, she during of normal operation. You can also turn because of the stored Power maintained a constant power output during a power gradient, without a proportional additional current from the incoming supply line to draw. However, they have two major disadvantages: they are expensive and the stored energy can pose a hazard if through a mistake her sudden release is effected.

Es hat bisher Lösungen des Problems von schlechter Leistungsqualität gegeben, sie sind jedoch entweder teuer oder nur für große Leistungsabnehmer erschwinglich gewesen und sind alle groß und schwer, wodurch sie für bewegliche Installationen ungeeignet sind.It has solutions so far given the problem of poor quality of performance, they are however either expensive or just for size Payers have been affordable and are all tall and heavy, making them for movable installations are unsuitable.

Eine Regeleinrichtung der Niederfrequenz-Wechselspannungsleistung, die bisher beschrieben wurde, ist außerdem eine. Einstelleinrichtung der Niederfrequenz-Wechselspannungsleistung. Der hier verwendete Term "Regeleinrichtung" schließt eine Einheit ein, die eine Schaltungsanordnung enthält, um die Ausgangsspannung, den Ausgangsstrom oder die Ausgangsleistung unabhängig von Änderungen der Spannung der Eingangsleitung oder der Lastimpedanz auf einem konstanten Wert zu halten. Der Term Einstelleinrichtung umfasst das Konzept eines Reglers, kann jedoch außerdem verwendet werden, um eine Schaltung zu beschreiben, die lediglich die Ausgangsleistung anhebt oder absenkt, ohne die Schaltungsanordnung, die den Ausgang bei sich verändernden Bedingungen konstant hält. Das heißt, eine Regeleinrichtung ist ein Spezialfall einer Einstelleinrichtung, wobei die Regelschaltungsanordnung erforderlich ist, um den Ausgang aufrechtzuerhalten.A Control device of the low-frequency AC power, the has been described so far, is also a. adjustment the low frequency AC power. The one used here Term "control device" includes a Unit that includes circuitry to control the output voltage, the output current or output regardless of changes the voltage of the input line or the load impedance on one constant value. The term setting device comprises The concept of a regulator, however, can also be used to to describe a circuit that only has the output power raises or lowers, without the circuitry, the output in changing Conditions are constant. This means, a control device is a special case of a setting device, the control circuitry is required to maintain the output.

Bisher standen variable Umformer zur Verfügung, die eine kontinuierliche Einstellung der Niederfrequenz-Wechselspannungsleistung ohne Regelung bereitstellen, diese "variablen Autowandler" sind jedoch groß, teuer und schwer und besitzen Schleifkontakte oder "Bürstenkontakte", die mit der Zeit verschleißen und Zuverlässigkeitsprobleme bewirken.So far Variable converters were available, which are continuous Setting the low frequency AC power without control provide these "variable Autowandler "are however large, expensive and heavy and have sliding contacts or "brush contacts" that over time wear out and reliability problems cause.

Die hohen Kosten von Leistungsabfällen ergeben sich einerseits aus einer schlechten Leistungsqualität und andererseits aus der geringen Fehlerimmunität bei bestimmten Typen der Ausrüstung. Um dem entgegenzuwirken, haben einige Organisationen Standards für das Verhalten von Ausrüstungen unter bestimmten Bedingungen von Leistungsabfällen aufgestellt und fordern neu entwickelte Ausrüstungen, die bei ihrer Verwendung in der Lage sind, Leistungsabfälle mit größerer Amplitude über einen kürzeren Zeitraum und mit geringerer Amplitude über einen längeren Zeitraum zu bewältigen. In einem Fall ist beispielsweise ein Standard vorgeschlagen worden, der fordert, dass eine Ausrüstung bei Leistungsabfällen von bis zu 50 % während drei bis zwölf Zyklen, von bis zu 30 % während zwölf bis dreißig Zyklen und von bis zu 20 % während dreißig bis sechzig Zyklen normal arbeitet. Das Prüfen der Ausrüstungen, um sicherzustellen, dass dieser Standard eingehalten wird, ist nicht einfach. Einerseits muss die Ausrüstung unter tatsächlichen Produktionsbedingungen laufen um sicherzustellen, dass die Prüfung in Bezug auf den "normalen" Betrieb gültig ist, wobei die andere schwierige Aufgabe darin besteht, den Abfall auf der Versorgungsleitung zu simulieren. Das ist nicht so kompliziert, wenn die betreffenden Zeitdauern lang sind, wenn jedoch die Ausrüstung bei einem Leistungsabfall von 50 %, der nicht länger als 0,2 Sekunden (12 Zyklen bei 60 Hz) dauert, betrieben wird (um die Spezifikation einzuhalten), muss die Prüfeinrichtung einen Leistungsabfall erzeugen, der genau diese Länge besitzt und nicht länger dauert. Das schließt die Verwendung von Relais und mechanischen Kontakteinrichtungen aus. Außerdem muss die Prüfung, damit sie genau abläuft, den Leistungsabfall bei einer beliebigen Phase der Versorgungsleitung beginnen und das erfordert eine zeitliche Genauigkeit, die mit mechanischen Vorrichtungen nicht möglich ist. Die einzige zur Verfügung stehende Vorrichtung, die Spannungspegel ausreichend schnell schalten kann, ist die DVR, wobei das Wesen der Halbleitervorrichtungen (Thyristoren) ermöglicht, dass Änderungen lediglich am Ende von Zyklen ausgeführt werden, wenn sie über mehrere vollständige Zyklen andauern sollen, wobei die DVR in jedem Fall nicht beweglich ist, die Beweglichkeit jedoch bei Prüfausrüstungen sehr wichtig ist.The high cost of power dissipation results on the one hand from a poor quality of performance and on the other hand from the low immunity to errors in certain types of equipment. To counteract this, some organizations have set standards for the performance of equipment under certain conditions of power degradation, and require newly developed equipment that is capable of using it, larger amplitude power drops over a shorter period of time and with lower amplitude over an extended period of time to manage something. In one case, for example, a standard has been proposed which requires equipment to be rated at power drops of up to 50% for three to twelve cycles, up to 30% for twelve to thirty cycles, and up to 20% for thirty to sixty cycles works normally. Checking the equipment to make sure that this standard is met is not easy. On the one hand, the equipment must run under actual production conditions to ensure that the test is valid in terms of "normal" operation, the other difficult task being to simulate the waste on the supply line. This is not so complicated if the time periods involved are long, but if the equipment is operated at 50% power loss that lasts no longer than 0.2 second (12 cycles at 60 Hz) (to comply with the specification), the test equipment must produce a power loss that is exactly that length and no longer This eliminates the use of relays and mechanical contactors. In addition, to be accurate, the test must begin with the power loss at any phase of the supply line, and this requires a timing accuracy that is not possible with mechanical devices. The only available device that can switch voltage levels fast enough is the DVR, whereby the nature of semiconductor devices (thyristors) allows that changes are made only at the end of cycles if they are to last for several complete cycles, with the DVR not being mobile in any case, but agility is very important in test equipment.

Einige Lasten stellen ein vollkommen anderes Problem für die Leistungsquelle dar: Sie besitzen einen schlechten Leistungsfaktor. Wenn das Produkt aus dem Effektivwert der Spannung und dem Effektivwert des Stroms (das als VA-Produkt bezeichnet wird) größer als die Leistung ist, was auftreten kann, wenn eine Blindkomponente zur Lastimpedanz vorhanden ist oder wenn die Last nicht linear ist, müssen Wandler, Leitungsunterbrecher und weitere Komponenten der Leistungslieferung in geeigneter Weise vergrößert werden. Das Verhältnis aus Leistung und VA-Produkt wird als Leistungsfaktor bezeichnet. Wenn dieses Verhältnis kleiner als etwa 0,9 ist, fängt es an, in dem Versorgungssystem ein Problem darzustellen, und in vielen Bereichen kann das Ver sorgungsunternehmen pro Leistungseinheit mehr berechnen, wenn eine Einrichtung einen geringen Leistungsfaktor besitzt. Es gibt Verfahren, die zur Verfügung stehen, um einen Leistungsfaktor zu korrigieren, wenn die Ursache lediglich durch Blindkomponenten bewirkt wird, gegenwärtig gibt es jedoch kein kleines, leichtes und kostengünstiges Verfahren zum Korrigieren des Leistungsfaktors in großen Installationen infolge von nicht linearen Lasten. Außerdem können die Verfahren, die zum Einstellen eines schwachen Leistungsfaktors infolge von Blindlasten verwendet werden, umfangreich und schwierig sein und es wäre vorteilhaft, ein kleines und leichtes Verfahren zu haben, um die Korrektur des Leistungsfaktors selbst für Blindlasten auszuführen.Some Loads represent a completely different problem for the power source: They have a bad power factor. When the product is out the rms value of the voltage and the rms value of the current (the referred to as VA product) greater than The performance is what can occur when a reactive component to the load impedance or if the load is not linear, need converters, Line breaker and other components of the power delivery be increased in a suitable manner. The relationship from power and VA product is referred to as a power factor. If this ratio it is less than about 0.9 to present a problem in the supply system, and in many The supply company can pay more for each unit of performance calculate when a device has a low power factor has. There are procedures that are available to get a power factor to correct, if the cause only by reactive components is effected, currently However, there is no small, light and inexpensive Method for correcting the power factor in large installations due to non-linear loads. In addition, the methods used for Setting a weak power factor due to reactive loads used will be extensive and difficult and it would be beneficial to have a small one and easy procedure to have the correction of the power factor even for To carry out dummy loads.

III. OFFENBARUNG DER ERFINDUNGIII. DISCLOSURE OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine zuverlässige Konstruktion für einen Niederfrequenz-Wechselspannungsregler mit weniger Teilen und zuverlässigeren Teilen als bei Konstruktionen des Standes der Technik zu schaffen.It It is an object of this invention to provide a reliable construction for one Low frequency AC regulator with fewer parts and more reliable Parts to create as in constructions of the prior art.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion für einen Niederfrequenz-Wechselspannungsregler zu schaffen, die einfach ist und mit Herstellungskosten hergestellt werden kann, die geringer sind als bei Konstruktionen des Standes der Technik.It Another object of the present invention is a construction for one To create low-frequency AC regulator, which is easy and can be made with manufacturing costs that are lower are as in prior art constructions.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion für einen Niederfrequenz-Wechselspannungsregler zu schaffen, die kleiner ist und ein geringeres Gewicht besitzt als Konstruktionen des Standes der Technik, wodurch sie bei beweglichen Konstruktionen verwendet werden kann. Das kann natürlich den Umfang der Anwendungsmöglichkeiten derartiger Regler verbessern.It Another object of the present invention is a construction for one To provide low-frequency AC regulator, which is smaller and has a lower weight than constructions of the state technology, which makes them used in mobile constructions can be. That can of course the scope of applications improve such controller.

Es ist außerdem eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion für einen Niederfrequenz-Wechselspannungsregler zu schaffen, die eine stabile, noch schnellere Steuerung ihrer Ausgangsleistung erreichen kann als das bisher unter Verwendung von Techniken des Standes der Technik möglich war.It is also an object of the present invention, a construction for a Low-frequency AC regulator to create a stable, can achieve even faster control of their output power than previously possible using prior art techniques.

Es ist außerdem eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen stabileren Betrieb bei kritischen Lasten beim Vorhandensein eines Leistungseingangs, der sich sehr rasch ändern kann, zu schaffen.It is also an object of the present invention, a more stable operation at critical loads in the presence of a power input, which change very quickly can, create.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion für einen Niederfrequenz-Wechselspannungsregler zu schaffen, der selbst beim Vorhandensein von Spannungsspitzen in der Eingangsleistung, die kürzer als die Zyklusdauer sind, gleichmäßige Ausgangssignalformen liefern kann.It Another object of the present invention is a construction for one Low-frequency AC regulator to create the self Presence of voltage peaks in the input power, the shorter as the cycle time are, can provide uniform output waveforms.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion für eine Simulationseinrichtung zu schaffen, die Verringerungen ("Leistungsabfälle") eines ansonsten konstanten Leistungsstroms erzeugen kann, die kurz sind (< 1 s) und bis zu einem kleinen Bruchteil eines Zyklus steuerbar sind.It Another object of the present invention is a construction for one Simulation device to create the reductions ("power drops") of an otherwise can generate constant power current that are short (<1 s) and up to a small fraction of a cycle are controllable.

Es ist eine weitere Aufgabe, Mittel zum Korrigieren des Leistungsfaktors in einem Versorgungssystem infolge der Nichtlinearität der Leistungslast zu schaffen.It Another object is means for correcting the power factor in a supply system due to the non-linearity of the power load to accomplish.

Es ist eine weitere Aufgabe, Mittel zum Korrigieren des Leistungsfaktors in einem Versorgungssystem infolge von Blindkomponenten in der Leistungslast zu schaffen.It Another object is means for correcting the power factor in a supply system due to reactive components in the power load to accomplish.

Die vorliegende Erfindung schafft dementsprechend eine neuartige, bei einer hohen Frequenz arbeitende Schaltung, die eine Ausgangsspannung erzeugen kann, die ohne Wandler oder Niederfrequenz-Induktoren eine Ausgangsspannung erzeugen kann, die größer als ihre Eingangsspannung ist, wobei Schaltbetriebsart-Leistungsversorgungstechniken verwendet werden, und eine entsprechende Schaltung, die eine Ausgangsspannung erzeugen kann, die kleiner als ihre Eingangsspannung ist, wobei ebenfalls Schaltbetriebsart-Leistungsversorgungstechniken verwendet werden. Beide Schaltungen können bei einer geeigneten Steuerungsschaltung einen Leistungsfaktor korrigieren.The Accordingly, the present invention provides a novel, at a high frequency working circuit that generates an output voltage can, without converters or low-frequency inductors, an output voltage can produce larger than their input voltage is, switching mode power supply techniques be used, and a corresponding circuit, which has an output voltage can generate, which is smaller than their input voltage, where also used switching mode power supply techniques become. Both circuits can correct a power factor with a suitable control circuit.

In anderen Bereichen der Spezifikation und der Ansprüche werden natürlich weitere Ziele und Aufgaben der Erfindung offenbart.In other areas of the specification and the claims Naturally disclose further objects and objects of the invention.

IV. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGIV. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

1 ist ein vereinfachter Schaltplan einer Gleichspannungs-"Anhebungs-" Schaltung, die in Gleichspannungs-Versorgungsschaltungen verwendet wird; 1 Fig. 12 is a simplified circuit diagram of a DC "boost" circuit used in DC power supply circuits;

2 ist ein vereinfachter Schaltplan einer Gleichspannungs-"Absenkungs-" Schaltung, die in Gleichspannungs-Versorgungsschaltungen verwendet wird; 2 Fig. 12 is a simplified circuit diagram of a DC "pull-down" circuit used in DC power supply circuits;

3 zeigt den Ausgang der Regelschaltung bei einem sinusförmigen Eingang; 3 shows the output of the control circuit at a sinusoidal input;

4 zeigt den Ausgang der Regeleinrichtung bei einer bipolaren sinusförmigen Eingangssignalform; 4 shows the output of the controller in a bipolar sinusoidal input waveform;

5 ist ein vereinfachter Schaltplan einer Anhebungsregelschaltung gemäß den Offenbarungen der vorliegenden Erfindung zum Regeln von Einphasen-Versorgungsleitungen; 5 Fig. 10 is a simplified circuit diagram of a boost control circuit according to the disclosures of the present invention for controlling single phase supply lines;

6 ist ein vereinfachter Schaltplan einer Wechselspannungs-Absenkungsreglerschaltung gemäß den Offenbarungen der vorliegenden Erfindung zum Simulieren von Leistungsabfällen einer Einphasen-Versorgungsleitung; 6 FIG. 10 is a simplified circuit diagram of an AC pull down regulator circuit according to the disclosures of the present invention for simulating power drops of a single phase supply line; FIG.

7 ist eine Darstellung eines Oszillogramms eines Leistungsabfalls einer Dreiphasen-Versorgungsleitung, wobei die obere und die untere gestrichelte Linie die Nennspannung angeben, die inneren gestrichelten Linien die verringerte Leitungsspannung angeben, die schwache durchgehende sinusförmige Linie einen ungeregelten Leistungsabfall und die gestrichelte sinusförmige Linie den geregelten Ausgang zeigen; 7 FIG. 12 is an illustration of an oscillogram of a power drop of a three-phase supply line, with the upper and lower dashed lines indicating the rated voltage, the inner dashed lines indicating the decreased line voltage, the weak solid sinusoidal line showing an unregulated power drop, and the dashed sinusoidal line showing the controlled output ;

die 8a und 8b Darstellungen von zwei alternativen Schaltungen sind, die die Verwendung von unipolaren Schaltern in Wechselstromschaltungen ermöglichen, wobei 8a eine Reihenschaltung von Feldeffekttransistoren zeigt und 8b eine Parallelschaltung von Feldeffekttransistoren zeigt, bei denen jeweils die inneren Verbindungen (kleine Kreise) die Treibersignalverbindungen angeben; und the 8a and 8b Illustrations of two alternative circuits are that allow the use of unipolar switches in AC circuits, wherein 8a shows a series circuit of field effect transistors and 8b shows a parallel connection of field effect transistors, in which the inner connections (small circles) respectively indicate the driver signal connections; and

die 9a und 9b Blockschaltpläne von zwei Typen der Dreiphasen-Spannungsregelungsschaltungen gemäß den Offenbarungen der vorliegenden Erfindung sind, wobei 9a einen Phasenregler mit Y-Δ-Schaltung zeigt und 9b einen Phasenregler mit Δ-Y-Schaltung zeigt.the 9a and 9b Block diagrams of two types of three-phase voltage regulation circuits according to the disclosures of the present invention are shown in FIG 9a shows a phase controller with Y-Δ circuit and 9b shows a phase controller with Δ-Y circuit.

V. BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGV. BEST MODE OF IMPLEMENTING THE INVENTION

Wie aus der Zeichnung erkannt werden kann, können die grundlegenden Konzepte der vorliegenden Erfindung auf viele unterschiedliche Arten ausgeführt werden. Das Konzept einer "Anhebungs-" Regeleinrichtung ist im Stand der Technik wohlbekannt. Unter Bezugnahme auf 1, die eine klassische Gleichspannungs-Anhebungsregeleinrichtung zeigt, wird deren Funktionsweise erläutert. Die Gleichspannungs-Leistungsquelle 1 ist über den Induktor 3 und die Diode 5 mit der Last 7 verbunden. Der Schalter 4 ist von dem Verbindungspunkt von Induktor 3 und Diode 5 wie auch der andere Anschluss der Last 7 mit der gemeinsamen Leitung der Gleichspannungsleistung verbunden. Kleine Kondensatoren 2 werden sowohl am Eingang als auch am Ausgang verwendet, um Hochfrequenz-Spannungsspitzen zu filtern.As can be seen from the drawing, the basic concepts of the present invention can be implemented in many different ways. The concept of a "boost" controller is well known in the art. With reference to 1 showing a classic DC boost controller, its operation will be explained. The DC power source 1 is about the inductor 3 and the diode 5 with the load 7 connected. The desk 4 is from the junction of inductor 3 and diode 5 as well as the other connection of the load 7 connected to the common line of DC power. Small capacitors 2 are used both at the input and the output to filter high-frequency voltage spikes.

Die Schaltung arbeitet in der folgenden Weise: Der Schalter 4 wird bei einer Frequenz f_s für einen Bruchteil η der Periode 1/f_s periodisch geschlossen. Während der Zeitdauer, in der der Schalter geschlossen ist, steigt der Strom im Induktor 3 bei einer Rate an, die gleich dem Quotienten aus der Eingangsspannung V_i und der Induktivität L des Induktors 3 ist. Wenn der Schalter 4 öffnet, beginnt das Magnetfeld des Induktors 3 zusammenzubrechen, wodurch ein rasches Ansteigen der Spannung über dem Schalter 4 bewirkt wird. Das bewirkt ein Leiten der Diode 5, wodurch der Induktorstrom bei einer Spannung, die größer als V_i ist, in die Last 7 fließt. Deswegen ist ein Spannungsunterschied über dem Induktor vorhanden, der gleich der Differenz aus der Ausgangsspannung V₀ und der Eingangsspannung V_i ist. Dieser Spannungsunterschied bewirkt einen Abfall des Stroms in dem Induktor 3 bei einer Rate von (V₀ – V_i)/L. Im eingeschwungenen Zustand ist der Abfall des Stroms (wenn der Schalter geöffnet ist) gleich dem Anstieg des Stroms im geschlossenen Zustand des Schalters

The circuit works in the following way: The switch 4 is periodically closed at a frequency f _s for a fraction η of the period 1 / f _s . During the period in which the switch is closed, the current in the inductor increases 3 at a rate equal to the quotient of the input voltage V _i and the inductance L of the inductor 3 is. When the switch 4 opens, the magnetic field of the inductor begins 3 collapse, causing a rapid increase in voltage across the switch 4 is effected. This causes a conduction of the diode 5 , whereby the inductor current at a voltage greater than V _i , in the load 7 flows. Therefore, there is a voltage difference across the inductor equal to the difference between the output voltage V ₀ and the input voltage V _i . This voltage difference causes a drop in the current in the inductor 3 at a rate of (V ₀ -V _i ) / L. In the steady state, the drop in current (when the switch is open) is equal to the increase in current in the closed state of the switch

Dabei ist t_c die Zeit, während der der Schalter geschlossen ist, und t_o ist die Zeit, in der er geöffnet ist. Da t_c + t_o = 1/f_s und t_c = η/f_s, ergibt die obige Gleichung das folgende Ergebnis

Where t _{c is} the time the switch is closed and t _o is the time it is open. Since t _c + t _o = 1 / f _s and t _c = η / f _s , the above equation gives the following result

Somit bestimmt der Tastgrad h des Schalters das Verhältnis zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung, das als der "Anhebungs-" Faktor V_o/V_i bezeichnet wird. Wenn der Schalter lediglich für einen kleinen Bruchteil der gesamten Periode geschlossen ist, ist der Faktor η klein und das Ausgangssignal ist nahezu gleich dem Eingang. Wenn der Schalter während eines immer größeren Bruchteils der Gesamtzeit geschlossen ist, steigt die Ausgangsspannung in Bezug auf die Eingangsspannung an. Damit der Ausgang während der Ausschaltzeit des Schalters konstant gehalten wird, muss die Induktivität ausreichend groß sein, um eine kleine Änderung des Stroms zu unterstützen, wobei dieser Wert von dem Widerstand R der Last 7 in einer Weise abhängt, die einem Fachmann wohlbekannt ist. Die Diode 5 leitet nur dann, wenn der Schalter 4 geöffnet ist, deswegen leiten die Diode und der Schalter abwechselnd.Thus, the duty cycle h of the switch determines the relationship between output and input voltage, referred to as the "boost" factor V _o / V _i . If the switch is closed only for a small fraction of the entire period, the factor η is small and the output is almost equal to the entrance. When the switch is closed for an ever greater fraction of the total time, the output voltage will increase with respect to the input voltage. In order for the output to be kept constant during the turn-off time of the switch, the inductance must be sufficiently large to support a small change in current, this value being the resistance R of the load 7 in a manner well known to a person skilled in the art. The diode 5 only conducts when the switch 4 that is why the diode and the switch conduct alternately.

Eine "Absenkungs-" Schaltung, die in 2 gezeigt ist, ist mit dieser Schaltung eng verwandt. Dabei sind die Positionen von Diode 5 und Schalter 4 im Vergleich zu der Anhebungsschaltung vertauscht und die Schaltung ist in Bezug auf Eingang und Ausgang umgekehrt. Eine Analyse der Funktion der Absenkungsschaltung erfolgt längs der gleichen Leitungen wie bei der Anhebungsschaltung. Dabei erscheint dann, wenn der Schalter geschlossen ist, die Differenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang über dem Induktor 3, und wenn der Schalter geöffnet ist, leitet die Diode, um den Strom in dem Induktor 3 aufrechtzuerhalten (es wird wiederum angemerkt, dass der Schalter und die Diode abwechselnd leiten). Ein Gleichsetzen des Stroms in den Induktor 3 beim Ansteigen und Abfallen wie oben ergibt im eingeschwungenen Zustand:

unter der Annahme, dass der Stromfluss in den Induktor 3 ununterbrochen erfolgt.A "lowering" circuit that works in 2 is shown is closely related to this circuit. Here are the positions of diode 5 and switches 4 is reversed compared to the boost circuit and the circuit is reversed in terms of input and output. An analysis of the function of the lowering circuit is made along the same lines as in the boosting circuit. In this case, when the switch is closed, the difference between the input and the output appears above the inductor 3 , and when the switch is open, the diode conducts to the current in the inductor 3 maintain (again it is noted that the switch and diode conduct alternately). Equating the current in the inductor 3 when rising and falling as above results in the steady state:

assuming that the current flow in the inductor 3 done continuously.

Dabei ist natürlich die Ausgangsspannung kleiner als die Eingangsspannung.there is natural the output voltage is less than the input voltage.

Beide Schaltungen können als Gleichspannungs-Wandler arbeiten; d. h. bei einem festen Tastverhältnis η besitzen sie ein konstantes Verhältnis aus Eingangs- und Ausgangsspannung. Somit ist dann, wenn sie mit einer Quelle mit veränderlicher Gleichspannung verbunden sind, die Ausgangsveränderung eine naturgetreue Wiedergabe der Eingangsveränderung, die jedoch mit dem Wandlerverhältnis multipliziert ist, das für die Anhebungsschaltung größer als eins und für die Absenkungsschaltung kleiner als eins ist, vorausgesetzt, die Schaltperiode t_c + t_o ist kurz im Vergleich zu den Änderungen der Eingangsspannung. Das ist in 3 dargestellt, in der der Beginn einer sinusförmigen Signalform gezeigt ist. Dieser ist eine Reihe von Impulsen überlagert, wovon jeder das Schließen des Schalters 4 repräsentiert, wobei die Ausgangssignalform durch die dunkle Linie repräsentiert ist. Wie ersichtlich ist, ist die dunkle Linie nahezu sinusförmig und würde der Sinusform noch enger entsprechen, wenn die Häufigkeit der Impulse noch größer wäre (d. h., wenn die Impulse noch enger beabstandet wären). Eine der beiden Schaltungen erzeugt dieses Ergebnis, wobei die Anhebungsschaltung die Eingangsspannung "verstärkt" und die Absenkungsschaltung diese "verringert".Both circuits can work as a DC-DC converter; ie at a fixed duty ratio η they have a constant ratio of input and output voltage. Thus, when connected to a variable DC source, the output change is a faithful reproduction of the input variation, but multiplied by the transformer ratio, which is greater than one for the boosting circuit and less than one for the pulldown circuit, provided that Switching period t _c + t _o is short compared to the changes in the input voltage. Is in 3 in which the beginning of a sinusoidal waveform is shown. This is superimposed on a series of pulses, each closing the switch 4 represents, wherein the output waveform is represented by the dark line. As can be seen, the dark line is nearly sinusoidal and would correspond even more closely to the sinusoidal shape if the frequency of the pulses were even greater (ie, if the pulses were even more closely spaced). One of the two circuits produces this result, with the boosting circuit "boosting" the input voltage and the pulldown circuit "reducing" it.

Diese beiden Schaltungen werden direkt mit Gleichspannung betrieben. Bei den Schaltungen, die in den 1 und 2 gezeigt sind, und bei dem Ausgang, der in 3 gezeigt ist, ist die Polarität der Leistungsquelle als positiv (großer positiver Wert) gezeigt. Bei einer Schaltung, die mit einer negativen Versorgungsspannung (großer negativer Wert) betrieben wird, würde man die Richtung der Diode umkehren. In jedem Fall muss natürlich der Schalter so angeordnet sein, dass er die Elektrizität in die richtige Richtung leitet.These two circuits are operated directly with DC voltage. In the circuits used in the 1 and 2 are shown, and at the exit, in 3 is shown, the polarity of the power source is shown as positive (large positive value). In a circuit operated with a negative supply voltage (large negative value), one would reverse the direction of the diode. In any case, of course, the switch must be arranged so that it conducts the electricity in the right direction.

Keine dieser Schaltungen kann wegen der Notwendigkeit der Polarisierung sowohl der Diode als auch im Allgemeinen des Schalters mit einem wechselnden Eingang betrieben werden. Es ist klar, dass es nicht möglich ist, gleichzeitig die Diodenausrichtung und die Schalterpolarität für positive und negative Eingangsspannungen auszuwählen. Dadurch ist in der Vergangenheit die Verwendung dieser Schaltungen für Wechselspannungsleistungen verhindert worden.None These circuits may be due to the need for polarization both the diode and in general the switch with a changing one Input operated. It is clear that it is not possible simultaneously the diode orientation and the switch polarity for positive and select negative input voltages. This is in the past the use of these circuits for AC power prevented.

Jede Schaltung könnte jedoch so hergestellt werden, dass sie in einer bipolaren Betriebsart (d. h. mit einer Wechselspannungsleistung) betrieben werden kann, wenn ein Vorteil aus der Tatsache gezogen wird, dass die Diode und der Schalter abwechselnd leiten. Das heißt, wenn die Diode durch einen Schalter ersetzt wird, würde die Schaltung als ein Wechselspannungseingang betrieben, vorausgesetzt, dass die Schalter in beiden Richtungen leiten könnten. Ein Halbleiterschalter ist im Allgemeinen in der Lage, lediglich in einer Richtung des Stromflusses betrieben zu werden, wenn der Schalter jedoch durch eine Diodenbrückenschaltung ersetzt wird, besteht die Wirkung der vier Dioden darin, unabhängig von der Richtung des Stromflusses außerhalb der Brücke einen Stromfluss durch den Schalter immer in der gleichen Richtung zu erzwingen. Wenn die Halbleiterschalter dann durch einen Schalter, der von einer Diodenbrückenschaltung umgeben ist, ersetzt werden und wenn zwei Schalter verwendet werden, könnten beide Hälften einer sinusförmigen Eingangssignalform entweder bei einer Anhebungs- oder einer Absenkungskonfiguration behandelt werden. Dieser Lösungsansatz ermöglicht die Regelung von Wechselspannungsleistungen. Bei dieser Betriebsart (ohne die oben erwähnte Reserve) kann eine Anhebungsschaltung verwendet werden, um Leistungsabfälle in der Eingangsleistung auszugleichen und eine Absenkungsschaltung kann verwendet werden, um Leistungsstöße auszugleichen.However, each circuit could be made to operate in a bipolar mode (ie, with an AC power) when taking advantage of the fact that the diode and switch alternately conduct. That is, if the diode is replaced by a switch, the circuit would operate as an AC input, provided that the switches could conduct in both directions. A semiconductor switch is generally capable of being operated in only one direction of current flow, but when the switch is replaced by a diode bridge circuit, the effect of the four diodes therein is to flow current through the bridge regardless of the direction of current flow outside the bridge Always force switch in the same direction. If the semiconductor switches are then replaced by a switch surrounded by a diode bridge circuit and if two switches are used, both halves of a sinusoidal input waveform could be treated in either a boost or a dump configuration. This approach allows the control of AC power. In this mode (without the reserve mentioned above), a boost circuit can be used to compensate for power losses in the input power and a lowering circuit can be used to compensate for power surges.

Im Allgemeinen können Leistungsabfälle größere Bedeutung haben, da sie häufiger auftreten. Deswegen könnte eine Anhebungs-Topologie in einigen Anwendungen von größerem praktischen Wert sein. Selbst wenn lediglich eine Anhebungs-Konfiguration verwendet wird und der Eingang so eingestellt wird, dass er kleiner als der Nennwert ist (wie etwa durch die Verwendung eines Autowandlers), wodurch ein bestimmter Pegel der Verstärkung bei der Nennlinie erforderlich ist, könnte jedoch durch eine Anhebungs-Topologie ebenso ein Betrag des Leistungsstoßes behandelt werden. Das könnte ohne eine Kombination zwischen der Anhebungs- und der Absenkungsschaltung oder möglicherweise ohne Umschalten zwischen diesen erfolgen, indem der Nenn-Anhebungspegel während des Leistungsstoßes abgesenkt wird. Umgekehrt kann eine Absenkungsschaltung, die zum Handhaben von Leistungsstö ßen vorgesehen ist, verwendet werden, um einen bestimmten Pegel von Leistungsabfällen zu behandeln, möglicherweise durch eine ähnliche Verwendung eines Autowandlers, um eine geringfügig höhere Spannung als die Nennspannung zu liefern, wobei ein bestimmter Pegel der Absenkungswirkung bei der Nennlinie erforderlich ist. Diese "Reserve" der Absenkungswirkung kann dann verwendet werden, um ein Mittel zum Kompensieren von Leistungsabfällen zu schaffen. In jedem Fall steht die Reserve (der Absenkungs- oder Anhebungswirkung) zur Verfügung, um wenigstens einen bestimmten Betrag einer entgegengesetzten Bedingung zu bewältigen.in the Generally can Performance waste greater importance as they are more common occur. That's why a boost topology in some applications of greater practicality Be worth. Even if only using a boost configuration and the input is set so that it is smaller than the Denomination (such as by using a car converter), which requires a certain level of gain at the nominal line is, could however, a lift topology also treats an amount of power surge become. This may without a combination between the raising and lowering circuits or maybe without switching between these done by the nominal boost level while of the power surge is lowered. Conversely, a lowering circuit connected to Handling of Leistungsstö Shen provided is used to set a certain level of power loss treat, possibly through a similar one Using a car converter to a slightly higher voltage than the rated voltage to deliver, with a certain level of the lowering effect in the Nominal line is required. This "reserve" of the lowering effect can then be used to be a means of compensating for power losses create. In any case, the reserve (the subsidence or Lifting effect), by at least a certain amount of an opposite condition to manage something.

Zum Verständnis der grundlegenden Anordnung ist der resultierende Ausgang in 4 dargestellt. Dabei gibt jedes Rechteck einen vollständigen Zyklus der Schalter in der Schaltung an und die dunkle Linie gibt wieder das Wesen des angenäherten Ausgangs an. Wie zuvor gilt wiederum, je größer die Schalthäufigkeit ist (je kürzer die Periode der Impulse ist), desto enger nähert sich die dunkle Linie der Sinusform an. Eine der beiden Schaltungen erzeugt wiederum dieses Ergebnis, wobei die Anhebungsschaltung die Eingangsspannung "verstärkt" und die Absenkungsschaltung diese "verringert".To understand the basic arrangement, the resulting output is in 4 shown. Each rectangle indicates a complete cycle of the switches in the circuit and the dark line again indicates the nature of the approximated output. Again, as before, the greater the frequency of switching, the shorter the period of the pulses, the closer the dark line to the sinusoidal shape approaches. One of the two circuits in turn produces this result, with the boost circuit "boosting" the input voltage and the pulldown circuit "decreasing" it.

Die resultierenden Schaltungen sind in den 5 und 6 für die Anhebungsschaltung bzw. für die Absenkungsschaltung gezeigt. Eine der beiden Schaltungen erzeugt das in 4 gezeigte Ergebnis für einen sinusförmigen Eingang, wobei die Anhebungsschaltung die Eingangsspannung "verstärkt" und die Absenkungsschaltung diese "verringert".The resulting circuits are in the 5 and 6 for the boosting circuit and for the lowering circuit, respectively. One of the two circuits generates the in 4 shown result for a sinusoidal input, wherein the boosting circuit "amplifies" the input voltage and the sinking circuit this "reduced".

In den 5 und 6 wird die Wechselspannungs-Eingangsleistung 14 an die Schaltung angelegt, wobei der Induktor 3, die Kondensatoren 6 und die Last 7 die gleiche Rolle spielen wie in den 1 und 2. Der Schalter 4 und die Diode 5 sind jeweils durch eine Diodenbrückenschaltung 8 bzw. 10 ersetzt worden, die jeweils einen Halbleiterschalter 9 bzw. 11 umgeben, der hier als ein bipolarer Isolierschicht-Transistor (IGBT) gezeigt ist, es sollte jedoch angemerkt werden, dass dieser Schalter durch einen Feldeffekttransistor (FET), einen Transistor mit bipolarem Übergang (BJT) oder eine andere Art des elektronischen Schalters ersetzt werden könnte, wie einem Fachmann bekannt ist. Es sollte klar sein, dass die Schaltungselemente als bidirektionale Schalterelemente 12 bzw. 13 dienen. Das bidirektionale parallele Schalterelement 12 ersetzt den Schalter in der Anhebungs-Anordnung und das bidirektionale Reihen-Schalterelement 13 ersetzt die Diode in der Anhebungs-Anordnung. In der Anordnung der Absenkungsschaltung, die in 6 gezeigt ist, ersetzt gleichfalls das bidirektionale parallele Schalterelement 12 die Diode in der Absenkungs-Anordnung und das bidirektionale Reihen-Schalterelement 13 ersetzt den Schalter in der Absenkungs-Anordnung. Außerdem könnte jeweils die Diodenbrückenschaltung durch eine Reihenschaltung von FET-Vorrichtungen, wie in 8a gezeigt ist, oder durch ein Paar Reihenschaltungen aus einer Diode und einem FET ersetzt werden, wobei dieses Paar aus Elementen parallel geschaltet ist, wie in 8b gezeigt ist. Weitere Kombinationen sind ebenfalls möglich, wobei jede Schaltung, die einen zweiseitigen Stromfluss ermöglicht, der durch ein Ansteuerungssignal gesteuert wird, dem Zweck der Erfindung dient.In the 5 and 6 becomes the AC input power 14 applied to the circuit, wherein the inductor 3 , the capacitors 6 and the load 7 play the same role as in the 1 and 2 , The desk 4 and the diode 5 are each through a diode bridge circuit 8th respectively. 10 have been replaced, each having a semiconductor switch 9 respectively. 11 However, it should be noted that this switch could be replaced by a field effect transistor (FET), a bipolar junction transistor (BJT), or other type of electronic switch as known to a person skilled in the art. It should be understood that the circuit elements as bidirectional switching elements 12 respectively. 13 serve. The bidirectional parallel switch element 12 replaces the switch in the boosting arrangement and the bidirectional series switching element 13 replaces the diode in the boosting arrangement. In the arrangement of the lowering circuit, which in 6 also replaces the bidirectional parallel switch element 12 the diode in the sinker arrangement and the bidirectional series switch element 13 replaces the switch in the lowering arrangement. In addition, each of the diode bridge circuits could be connected by a series connection of FET devices, as in FIG 8a is replaced by a pair of series circuits of a diode and a FET, this pair of elements being connected in parallel, as in FIG 8b is shown. Other combinations are also possible, with any circuit that allows two-way current flow controlled by a drive signal to serve the purpose of the invention.

In den 5 und 6 ist die Schaltungsanordnung, die erforderlich ist, um ein Ansteuerungssignal an den Halbleiterschalter bereitzustellen, oder die Logik zum Festlegen des zeitlichen Ablaufs der Ansteuerungsimpulse nicht gezeigt, da das exakte Verfahren, um das zu realisieren, einem Fachmann klar ist. Für die Regeleinrichtung wird natürlich eine Schaltungsanordnung benötigt, die die Ausgangsspannung misst und die Länge der Impulse einstellt, um die Ausgangsspannung auf einem Sollpegel (Nennpegel) zu halten. Um eine stabile Spannung über der Last des Leistungssystems aufrechtzuerhalten, kann die Ausgangsspannung der Regeleinrichtung mit einem stabilen "Referenz-" Signal verglichen werden und die leitende Zeitdauer des Schalters so eingestellt werden, dass ein Ausgang erzeugt wird, der gleich dem Referenzwert ist. Eine stabile gleichmäßige sinusförmige Signalform mit der gleichen Frequenz wie die Leistungsversorgungsleitung kann als ein Referenzsignal verwendet werden. Eine derartige Signalform kann durch einen Sinuswellen-Generator oder durch die Verwendung einer Sinustabellen-Speicherschaltung, die mit einem Digital/Analog-Umsetzer gekoppelt ist, digital erzeugt werden. Es ist klar, dass im ersten Fall der Oszillator mit der Leistungsversorgungsleitung phasenverriegelt sein muss, um eine korrekte Ausführung des Vergleichs sicherzustellen, und dass in dem letzten Fall der Tabellenverweis synchron mit der Leistungsversorgungsleitung erfolgen sollte, möglicherweise durch eine Phasenverriegelung der Taktschaltung mit der Leistungsversorgungsleitung. Während in einer Gleichspannungsschaltung das gewünschte Referenzsignal ein einfacher Gleichspannungspegel ist, ist dagegen in dieser Anwendung das Referenzsignal, mit dem der Ausgang verglichen werden sollte, ein sinusförmiges Standardsignal, das wahrscheinlich mit dem eingegebenen Sinussignal phasenverriegelt ist.In the 5 and 6 For example, the circuitry required to provide a drive signal to the semiconductor switch or the logic to set the timing of the drive pulses is not shown because the exact method to accomplish this is obvious to one skilled in the art. Of course, circuitry is needed for the regulator that measures the output voltage and adjusts the length of the pulses to maintain the output voltage at a desired level (nominal level). To maintain a stable voltage across the load of the power system, the output voltage of the controller may be compared to a stable "reference" signal and the conductive duration of the switch set to produce an output equal to the reference value. A stable uniform sinusoidal waveform having the same frequency as the power supply line can be used as a reference signal. Such a waveform may be generated digitally by a sine wave generator or by the use of a sine-table memory circuit coupled to a digital-to-analog converter. It is clear that in the first case the oscillator with the Power supply line must be phase locked to ensure correct execution of the comparison, and that in the latter case, the table reference should be synchronous with the power supply line, possibly by a phase lock of the clock circuit to the power supply line. While in a DC circuit the desired reference signal is a single DC level, in this application, on the other hand, the reference signal to which the output should be compared is a standard sinusoidal signal which is likely to be phase locked to the input sinusoidal signal.

Diese Schaltungen können nicht nur für eine Ausgangsspannungsregelung oder für eine einfache Einstellung verwendet werden, sondern außerdem als eine Form der Leistungsfaktorregelung für nicht lineare Lasten. Wenn eine Last nicht linear ist, ist der Strom dann, wenn eine sinusförmige Spannung angelegt wird, nicht sinusförmig. Die Leistung als das Produkt aus Spannung und Strom ist deswegen ebenfalls nicht sinusförmig und umfasst deswegen einen harmonischen Inhalt. Die resultierenden Hochfrequenz-Stromkomponenten der Leistung können Probleme in dem Leistungsverteilungssystem bewirken. Durch Modifizieren der Steuerungsschaltungsanordnung ist es möglich, eine Ausgangsspannung mit einer Signalform zu erzeugen, die nicht sinusförmig ist, jedoch so, dass der Eingangsstrom sinusförmig gehalten wird, wodurch die harmonischen Ströme eliminiert werden. Das ist ein Typ der Leistungsfaktorkorrektur, für den die vorliegende Erfindung gut geeignet ist.These Circuits can not only for an output voltage control or for easy adjustment be used, but also as a form of power factor control for non-linear loads. If a load is not linear, the current is when a sinusoidal voltage is applied, not sinusoidal. The power as the product of voltage and current is therefore also not sinusoidal and therefore includes harmonious content. The resulting High frequency power components of power can cause problems in the power distribution system cause. By modifying the control circuitry it is possible to produce an output voltage with a waveform that is not sinusoidal is, however, such that the input current is kept sinusoidal, whereby the harmonic currents be eliminated. This is a type of PFC correction, for the the present invention is well suited.

Für die Simulatorschaltung würde, wie ebenfalls einem Fachmann bekannt ist, eine andere Logik erforderlich sein, um den Ausgang für eine auswählbare Zeitdauer in einer auswählbaren Phase in Bezug auf die eingegebene Sinusform um einen auswählbaren Betrag zu verringern. Da angenommen werden kann, dass die Eingangsspannung während der Prüfung gleich bleibend ist, ist in diesem Fall keine Rückkopplung erforderlich und die Impulsbreite muss lediglich um einen Betrag eingestellt werden, der erforderlich ist, um die gewünschte prozentuale Änderung innerhalb des zeitlichen Ablaufs und der Länge der Einstellung zu erreichen, die die Phase und die Länge des simulierten "Leistungsabfalls" erzeugt.For the simulator circuit would, as also known to one skilled in the art, a different logic is required be to the exit for a selectable one Duration in a selectable Phase with respect to the input sinusoidal form by a selectable one Reduce the amount. Since it can be assumed that the input voltage during the exam is constant, no feedback is required in this case and the pulse width need only be adjusted by an amount that is required to the desired percentage change within the time frame and the length of the setting to achieve the the phase and the length of the simulated "power loss" generated.

Während bei der obigen Erläuterung angenommen wird, dass die Frequenz des Schaltens konstant gehalten wird und die Zeit zwischen dem Übergang von einem Schalter, der geschlossen wird, zu dem anderen, der geöffnet wird, variiert wird, sollte angemerkt werden, dass es gleichfalls möglich wäre, den Zeitpunkt des Übergangs konstant zu halten und die Frequenz zu variieren, da beide Verfahren den Tastgrad η des Schalters variieren würden.While at the above explanation it is assumed that the frequency of switching kept constant and the time between the transition from one switch being closed to the other being opened, It should be noted that it would also be possible to change the Time of transition to keep constant and to vary the frequency as both procedures the duty cycle η of Switch would vary.

Während die 5 und 6 den Schalter so darstellen, dass er durch einen bipolaren Isolierfeldtransistor (IGBT) gebildet ist, der in eine Diodenbrückenschaltung eingeschlossen ist, sollte außerdem angemerkt werden, dass es außerdem möglich ist, Reihen- und Parallelkombinationen mit IGBT-Elementen oder Feldeffekttransistoren zu bilden, wie in den 8a und 8b gezeigt ist, wobei diese sowie andere, bisher erwähnte Möglichkeiten verwendet und sogar in einer einzigen Ausführungsform vermischt werden können, ohne vom Wesentlichen der Erfindung abzuweichen. Wie einem Fachmann leicht klar ist, können die Feldeffekttransistoren 15 in der Parallelschaltung mit Dioden 16 konfiguriert sein, um die gewünschte Wirkung zu erreichen. Diese Anordnungen können sogar noch wirkungsvoller sein. Es ist leicht verständlich, dass die Diodenbrückenschaltung, die in den 5 und 6 gezeigt ist, den Vorteil besitzt, dass lediglich ein einziges Schaltelement erforderlich ist, wobei die Dioden die Möglichkeit des Wechselstroms schaffen. Die Dioden erzeugen jedoch einen bestimmten geringen Spannungsabfall. Diese Spannung, multipliziert mit dem Laststrom, kann einen Verlust repräsentieren, der in den Dioden in Wärme umgewandelt wird und folglich eine Kühlung erforderlich machen kann. Es ist klar, dass die Konfigurationen der 8a und 8b, die zwei Schalter verwenden, einen kleineren Spannungsabfall aufweisen können als die Anordnung der Diodenbrückenschaltungen der 5 und 6 und deswegen einen kleineren Verlust repräsentieren. Das heißt, die Verwendung der Schaltelemente der 8a und 8b kann im Allgemeinen einen effektiveren Leistungsregler als bei Verwendung der Diodenbrückenschaltung zur Folge haben trotz der Kosten von zusätzlichen Schaltern und der Schaltungsanordnung zur Schalteransteuerung.While the 5 and 6 It should also be noted that it is also possible to form series and parallel combinations with IGBT elements or field-effect transistors, as illustrated in FIG the 8a and 8b which, as well as other possibilities mentioned so far, can be used and even mixed in a single embodiment without departing from the essence of the invention. As one of ordinary skill in the art will readily appreciate, the field effect transistors may be 15 in parallel with diodes 16 be configured to achieve the desired effect. These arrangements can be even more effective. It is easy to understand that the diode bridge circuit included in the 5 and 6 is shown, has the advantage that only a single switching element is required, the diodes provide the possibility of alternating current. However, the diodes generate a certain small voltage drop. This voltage, multiplied by the load current, can represent a loss that is converted into heat in the diodes and thus may require cooling. It is clear that the configurations of the 8a and 8b , which use two switches, may have a smaller voltage drop than the arrangement of the diode bridge circuits of 5 and 6 and therefore represent a smaller loss. That is, the use of the switching elements of 8a and 8b can generally result in a more efficient power regulator than when using the diode bridge circuit despite the cost of additional switches and switch driver circuitry.

Die 9a und 9b zeigen zwei Ausführungsformen einer Dreiphasenversion der Wechselspannungs-Regeleinrichtung. In diesen Ausführungsformen kann jede Phase unabhängig geregelt werden oder es können Steuerschaltungen verwendet werden, die die Wirkungen der drei Regeleinrichtungen 16 koppeln. 9a zeigt eine Anordnung, bei der die Mehrphasen-Versorgung (wobei drei Phasen gezeigt sind) durch einen Y-Delta-Wandler 18 gewandelt wird. Die resultierenden Signale werden dann durch konzeptionell separate Regeleinrichtungen 16 geregelt, wie oben erläutert wurde. Wie in 9b gezeigt ist, ist eine ähnliche Anordnung für einen Delta-Y-Wandler 17 realisiert.The 9a and 9b show two embodiments of a three-phase version of the AC control device. In these embodiments, each phase may be independently controlled, or control circuits may be used that control the effects of the three controllers 16 couple. 9a shows an arrangement in which the multi-phase supply (wherein three phases are shown) by a Y-delta converter 18 is converted. The resulting signals are then passed through conceptually separate control devices 16 regulated, as explained above. As in 9b is a similar arrangement for a delta-Y converter 17 realized.

Die in dieser Anmeldung enthaltene Erläuterung soll als eine grundlegende Beschreibung dienen. Dem Leser sollte bewusst sein, dass die spezielle Beschreibung nicht alle möglichen Ausführungsformen explizit beschreiben kann, wobei viele Alternativen enthalten sind. Sie kann außerdem das ursprüngliche Wesen der Erfindung nicht vollständig beschreiben und kann nicht explizit zeigen, wie jedes Merkmal oder Element tatsächlich eine allgemeinere Funktion oder eine große Vielzahl von Alternativen oder gleichwertigen Elementen repräsentieren kann. Diese sind wiederum in dieser Offenbarung implizit enthalten. Dort, wo die Erfindung mit einer vorrichtungsbezogenen Terminologie beschrieben wird, führt jedes Element der Vorrichtung implizit eine Funktion aus. Zusätzliche Vorrichtungsansprüche können nicht nur für die beschriebene Vorrichtung enthalten sein, sondern es können außerdem zusätzliche Verfahrens- oder Prozessansprüche enthalten sein, die sich den Funktionen widmen, die die Erfindung und jedes Element ausführen. Weder die Beschreibung noch die Terminologie sollen den Umfang der Ansprüche einschränken, die durch diese Patentanmeldung unterstützt werden können.The explanation contained in this application is intended to serve as a basic description. The reader should be aware that the specific description may not explicitly describe all possible embodiments, with many ages native ones are included. It also can not fully describe the original nature of the invention and can not explicitly show how each feature or element can actually represent a more general function or a wide variety of alternatives or equivalent elements. Again, these are implicitly included in this disclosure. Where the invention is described with device-related terminology, each element of the device implicitly performs a function. Additional device claims may not only be included for the device described, but additional process or process claims may be included that address the functions that the invention and each element perform. Neither the description nor the terminology is intended to limit the scope of the claims, which may be supported by this patent application.

Es sollte außerdem klar sein, dass eine Vielzahl von Änderungen ausgeführt werden können, ohne vom Wesentlichen der Erfindung abzuweichen. Derartige Änderungen sind in der Beschreibung implizit enthalten. Sie liegen trotzdem im Umfang dieser Erfindung. Eine umfassende Offenbarung, die die beiden gezeigten expliziten Ausführungsformen umfasst, die große Vielzahl von implizit enthaltenen alternativen Ausführungsformen und die umfassenden Verfahren und Prozesse und dergleichen sind in dieser Offenbarung enthalten und können als Grundlage dienen, wenn irgendwelche zusätzliche Ansprüche für das Patent abgeleitet werden. Es sollte klar sein, dass derartige sprachliche Änderungen und eine umfassende Beanspruchung jederzeit während der Anhängigkeit dieser Anmeldung (oder von Fortsetzungen oder Unterteilungen davon) ausgeführt werden können. Ansprüche, die geeignet sind, zahlreiche Aspekte der Erfindung sowohl unabhängig als auch als ein Gesamtsystem abzudecken, sollten so verstanden werden, dass sie durch diese Offenbarung unterstützt werden.It should also be clear that a lot of changes are being made can, without to deviate from the essence of the invention. Such changes are implicitly included in the description. They are still lying within the scope of this invention. A comprehensive revelation, the two shown explicit embodiments includes, the big one Variety of implicitly included alternative embodiments and the comprehensive methods and processes and the like contained in this disclosure and may serve as a basis if any additional Claims for the patent be derived. It should be clear that such linguistic changes and a comprehensive claim at any time during the pendency of this application (or of continuations or subdivisions thereof) accomplished can be. Claims, which are suitable for carrying out numerous aspects of the invention both independently also as an overall system cover should be understood as that they are supported by this revelation.

Zusätzlich kann jedes Element der verschiedenen Elemente der Erfindung und der Ansprüche außerdem auf mehrere Arten erreicht werden. Die Offenbarung sollte so verstanden werden, dass sie jede derartige Variation umfasst, sei es eine Variation der Art einer Ausführungsform der Vorrichtung, der Ausführungsform eines Verfahrens oder eines Prozesses oder lediglich eine Variation eines Elements von diesen. Es sollte insbesondere klar sein, dass die Offenbarung Elemente der Erfindung betrifft, wobei die Wörter für jedes Element durch gleichwertige Vorrichtungsterme oder Verfahrensterme ausgedrückt werden können, selbst wenn lediglich die Funktion oder das Ergebnis gleich sind. Derartige gleichwertige, umfassendere oder sogar allgemeinere Terme sollten so betrachtet werden, dass sie in die Beschreibung jedes Elements oder jeder Wirkung eingeschlossen sind. Derartige Terme können bei Bedarf ersetzt werden, um die implizit enthaltene umfassende Abdeckung, für die die Erfindung vorgesehen ist, explizit auszudrücken, wobei beispielsweise klar sein sollte, dass alle Wirkungen als ein Mittel zum Bewirken dieser Wirkung oder als ein Element, das diese Wirkung verursacht, ausgedrückt werden können. Jedes physikalische Element, das offenbart wird, sollte gleichfalls so betrachtet werden, dass es eine Offenbarung der Wirkung einschließt, die das physikalische Element ermöglicht. In Bezug auf diesen letzten Aspekt sollte ein "Schalter" so verstanden werden, dass er die Offenbarung des Aktes des "Schaltens" umfasst, unabhängig davon, ob er explizit erläutert wird oder nicht, und umgekehrt sollte dort, wo die Offenbarung lediglich den Akt des "Schaltens" umfasst, die Offenbarung so verstanden werden, dass sie die Offenbarung eines "Schalters" einschließt. Derartige Änderungen und alternative Terme sollten so verstanden werden, dass sie in der Beschreibung explizit enthalten sind.In addition, can each element of the various elements of the invention and the claims also several species can be achieved. The revelation should be understood that way be that it includes any such variation, be it a variation of Type of embodiment the device, the embodiment a process or a process or just a variation an element of these. It should be clear in particular that The disclosure relates to elements of the invention wherein the words for each Element by equivalent device terms or process terms be expressed can, even if only the function or the result is the same. Such equivalent, more comprehensive or even more general terms should be considered that they are in the description of each element or any effect is included. Such terms may be included Need to be replaced to include the implicit comprehensive coverage, for the the invention is intended to express explicitly, for example It should be clear that all effects as a means of effecting this effect or as an element that causes this effect, expressed can be. each physical element that is revealed should also be so be considered to include a revelation of the effect that the physical element allows. With respect to this last aspect, a "switch" should be understood to be the disclosure the act of "switching" includes, regardless of whether he explicitly explains or not, and vice versa should be where the revelation merely includes the act of "switching", the revelation be understood to include the disclosure of a "switch". Such changes and alternative terms should be understood to be in the description are explicitly included.

Die vorhergehende Erläuterung und die nachfolgenden Ansprüche beschreiben die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Insbesondere in Bezug auf die Ansprüche sollte klar sein, dass Änderungen ausgeführt werden können, ohne vom ihrem Wesen abzuweichen. In dieser Hinsicht sollten derartige Änderungen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen. Es ist einfach nicht möglich, alle möglichen Änderungen, die an der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, zu beschreiben und zu beanspruchen. In dem Umfang, wie derartige Änderungen das Wesen der Erfindung verwenden, würde jede von ihnen in den Schutzumfang fallen, der durch dieses Patent erreicht wird. Das gilt insbesondere für die vorliegende Erfindung, da ihre zu Grunde liegenden Konzepte und Erkenntnisse grundlegender Natur sind und auf vielen Gebieten in vielfältiger Art angewendet werden können.The previous explanation and the following claims describe the preferred embodiments the invention. In particular, in terms of claims should be clear that changes accomplished can be without deviating from their essence. In this regard, such changes should within the scope of the present invention. It just is not possible, all kinds of changes, which can be carried out on the present invention, too describe and claim. To the extent that such changes Using the essence of the invention, each of them would be within the scope of protection fall, which is achieved by this patent. This is especially true for the present invention, since its underlying concepts and Insights of fundamental nature are and in many fields in a variety of ways can be applied.

Alle diese offenbarten Aspekte können jetzt oder zu einem späteren Zeitpunkt der Anmeldung entweder separat oder in verschiedenen Permutationen oder Kombinationen beansprucht werden. In dein Umfang, in dem die durch die vorliegende Erfindung beanspruchten Verfahren nicht weiter erläutert werden, sollten sie ferner als natürliche Nebenerscheinungen des Systems oder der Vorrichtung, die beansprucht werden, verstanden werden. Deswegen ist eine separate und weitere Erläuterung der Verfahren nicht erforderlich, da sie andernfalls Schritte beanspruchen, die in der Verwendung und der Anwendung der System- oder der Vorrichtungsansprüche implizit enthalten sind. Während viele Schritte in einer logischen Weise organisiert sind, können ferner andere Reihenfolgen auftreten. Deswegen sollten die Verfahrensansprüche nicht so aufgefasst werden, dass sie lediglich die Reihenfolge der Sequenz und der dargestellten Schritte enthalten. In Bezug auf die Verwendung des Terms "umfassen" oder von Variationen davon, wie etwa "umfasst" und "umfassend", in den Ansprüchen sollen diese Terme, wenn nicht anders angegeben, den Einschluss eines genannten Elements oder Schritts oder einer Gruppe von Elementen oder Schritten, nicht aber den Ausschluss von irgendeinem anderen Element oder Schritt oder einer Gruppe von Elementen oder Schritten bedeuten. Derartige Terme sollten in ihrer umfangreichsten Form interpretiert werden, um dem Anmelder die umfassendste Abdeckung zu gewährleisten, die in Ländern, wie etwa Australien und dergleichen, gesetzlich möglich ist.All of these disclosed aspects may be claimed now, or later in the application, either separately or in different permutations or combinations. To the extent that the methods claimed by the present invention are not further explained, they should be understood as natural by-effects of the system or device claimed. Therefore, a separate and further explanation of the methods is not required as otherwise they claim steps that are implicit in the use and application of the system or device claims. Furthermore, while many steps are organized in a logical manner, other orders may occur. Therefore, the method claims should not be construed to include only the order of the sequence and steps shown. Regarding the Use of the term "comprising" or variations thereof, such as "comprising" and "comprising", in the claims, these terms are not intended to include, but not otherwise include, the inclusion of any element or step or set of elements or steps the exclusion of any other element or step or group of elements or steps. Such terms should be interpreted in their broadest form to give the applicant the broadest coverage legally permitted in countries such as Australia and the like.

Der Anmelder sollte deswegen so verstanden werden, dass er wenigstens beansprucht: i) eine Regelvorrichtung, die hier offenbart und beschrieben ist; ii) die verwandten Verfahren, die offenbart und beschrieben sind; iii) ähnliche, gleichwertige und sogar implizit enthaltene Variationen von jeder dieser Vorrichtungen und jedem dieser Verfahren; vi) jene alternativen Konstruktionen, die jede dieser gezeigten Funktionen realisieren, die offenbart und beschrieben sind; v) jene alternativen Konstruktionen und Verfahren, die jede der gezeigten Funktionen realisieren, die implizit vorhanden sind, um das Offenbarte und Beschriebene zu realisieren; vi) alle Merkmale, Komponenten und Schritte, die gezeigt sind, als separate und unabhängige Erfindungen; und vii) die verschiedenen Kombinationen und Permutationen von allem, was oben genannt ist.Of the Applicant should therefore be understood to be at least claims: i) a control device disclosed and described herein; ii) the related methods disclosed and described; similar ones equivalent and even implicit variations of each these devices and each of these methods; vi) those alternatives Constructions that realize each of these functions shown which are disclosed and described; v) those alternative constructions and methods that realize each of the functions shown, the implicitly exist to realize the revealed and described; vi) all features, components and steps shown as separate and independent inventions; and vii) the various combinations and permutations of everything that's mentioned above.

Claims

Method for setting the low-frequency AC power for a load ( 7 ), characterized by the following steps: a. Supplying an input power ( 14 ) having a change period and an input level for a predetermined current or a predetermined voltage provided at two terminals; b. repeatedly storing energy from the input power in an energy storage circuit ( 2 . 3 . 6 . 12 . 13 ) for a short time compared to the period of change by means of a circuit for repeatedly storing energy, the capacitors ( 2 . 6 ) and an inductor ( 3 ) as well as bidirectional switching elements ( 12 . 13 ), wherein a bidirectional switching element is connected in series with the inductor and the load, and another bidirectional switching element is connected to the connection point of the inductor and the first switch and to the connection point between the input source and the load to discharge the inductor; c. repeatedly discharging the repeatedly stored energy into the load in a short time compared to the changeover period and having a changeable output level for the predetermined current or the predetermined voltage different from the input level for the predetermined current or the predetermined voltage by the bidirectional ones Switches are switched; d. Setting the changeable output level of the repeated discharges to produce a desired effect on the load.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Generating a desired fault over the Load includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Adjusting at least one of the parameters resulting from the voltage, your electricity or power over consist of the load, including a setpoint.

Method for adjusting the low frequency AC power for a load according to claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of adjusting includes a power factor to a setpoint.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Receiving a substantially sinusoidal input current comprises.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Obtained a non-sinusoidal Output voltage includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of substantially reducing the harmonic content.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of substantially eliminating harmonic currents using a circuit for repeatedly discharging energy.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Generating a performance gap includes.

A method of adjusting the low frequency AC power for a load according to claim 1, wherein said adjusting step comprises the step of generating a standard power gradient includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Generating a performance gap, that at a different place than at one end of a change period starts, includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Generating a performance gap, starting at a location other than a zero voltage point, includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Generating a performance gap, starting at a location other than a zero crossing point, includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Generating a performance gap by about 50% for three to twelve Includes cycles.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Generating a performance gap of about 30% for twelve to thirty Includes cycles.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Generating a performance gap from about 20% for thirty to sixty cycles.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Generating a standard power surge includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Setting individual phases of a multi-phase power input includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of Setting individual phases of a three-phase power input includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the adjusting step comprises the step of adjusting the output level for a big load includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the step of repeatedly storing of energy of the input power in an energy storage element for one short time compared to the change period the step of using an inductor for storing the energy.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 21, wherein the step of repeatedly storing of energy of the input power in an energy storage element for one short time compared to the change period and the step of repeated Discharging the repeatedly stored energy into the load in one for comparison to the change period short time each step working with a frequency in the range of 1 kHz to 1000 kHz include.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one A load according to claim 1 or 22, wherein the step of repeating Storing energy of the input power in an energy storage element for one short time compared to the change period the step of operating a semiconductor switching element comprises.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one A load according to claim 1 or 22, wherein the step of repeating Discharging the repeatedly stored energy into the load in one compared to the change period short time and with a changeable Output level for the parameter, which differs from your input level for the parameter is the step of operating a semiconductor switching element comprises.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one A load according to claim 1 or 22, wherein the step of repeating Storing energy of the input power in an energy storage element for one short time compared to the change period and the step of repeatedly discharging the repeatedly stored energy into the Load in a short time compared to the change period and with a changeable Output level for the parameter, which differs from your input level for the parameter Each is the step of operating a semiconductor switching element include.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, wherein the steps of repeatedly storing of energy of the input power in an energy storage element for one short time compared to the change period and the step of repeated Discharging the repeatedly stored energy into the load in one compared to the change period short time and with a changeable output level for the Parameter that is different from the input level for the parameter Each, the step of using a bidirectional switching element include.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 25, wherein the step of using a bidirectional switching element the step of using two Bidirectional switching elements comprises.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 27, further comprising the step of controllably driving the bidirectional switching elements comprises.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 27, wherein the step of using two bidirectional switching elements the steps of using a bidirectional series switching element and using a bidirectional parallel Switching element comprises.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 28, wherein the step of controllably driving the bidirectional switching elements the step of setting a Duty cycles at least one of the bidirectional switching elements or adjusting an operating frequency of at least one of the bidirectional switching elements includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 1, 22, 26 or 30, further comprising the following steps includes: a. Measuring an aspect of the changed output for the load AC output; and b. Controlling the step of repeatedly discharging the repeatedly stored energy in the load on the basis of Results of the step of measuring an aspect of the changed one Exit for weight.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 31, further comprising the step of providing a Reference signal includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 32, further comprising the step of comparing Results of the step of measuring an aspect of the changed one Exit for includes the load AC voltage output with the reference signal.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 32, wherein the step of providing a Reference signal, the step of providing a standard sine signal includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 34, further comprising the step of phase locking of the standard sine wave and input power.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one A load according to claim 1, 22, 26 or 30, wherein the step of repeating Discharging the repeatedly stored energy into the load in one compared to the change period short time and with a changeable output level for the Parameter that is different from the input level for the parameter is the step of providing a reserve capacity for a desired effect includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 25, wherein the step of repeatedly discharging the energy stored repeatedly in the load in comparison to the change period short time and with a changeable output level for the parameter, that of your input level for the parameter is different, the step of providing a reserve capacity for one desired Effect includes.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 31, wherein the step of repeatedly discharging the energy stored repeatedly in the load in comparison to the change period short time and with a changeable output level for the parameter, that of the input level for the parameter is different, the step of providing a reserve capacity for one desired Effect includes.

A method of adjusting the low frequency AC power for a load according to claim 35, wherein the step of repeatedly discharging the repetitively stored energy in the load into a short time compared to the change period and having a variable output level for the parameter corresponding to the input level is different for the parameter, the step of providing a reserve capacity for a desired effect comprises.

AC power adjustment device for a load ( 7 ), characterized by: a. an input power source ( 14 ) having a change period and an input level for a predetermined current or voltage provided at two terminals; b. a circuit ( 2 . 3 . 6 . 12 . 13 ) for repetitively storing and discharging energy repeatedly responsive to the input power source for times short compared to the changeover period, and repetitively discharging at times short compared to the change period of the circuit, and capacitors ( 2 . 6 ), an inductor ( 3 ) as well as bidirectional switching elements ( 12 . 13 ), wherein a bidirectional switching element is connected in series with the inductor and the load, and another bidirectional switching element is connected to the connection point of the inductor and the first switch and to the connection point between the input source and the load to discharge the inductor ; c. and wherein the circuit has a variable output level for the parameter other than the input level for the parameter obtained by switching the switching elements; and d. the power storing and discharging circuit is operable to obtain a changed output for the load.

AC power adjustment device for a load according to claim 40, wherein the circuit for repeated discharging of energy is configured so that at least one of the parameters, those from the voltage, the current or the power over the Load, set to a setpoint to a changed one Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to have a power factor on one Setpoint is set to a changed output for the load receive.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured so that a substantially sinusoidal input current is getting an amended one Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to produce a non-sinusoidal output voltage is getting an amended one Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured so that the harmonic content is essential is reduced to a modified one Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to essentially harmonic currents be removed to a modified one Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to produce a power gradient is going to change one Exit for to achieve the burden.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to produce a standard power gradient is going to change one Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to produce a power gradient will be at a different place than at one end of a change period starts to change one Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to produce a power gradient is at a different location than at a zero voltage point starts to change one Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to produce a power gradient which begins at a location other than a zero crossing point, a changed one Exit for to get the load.

The AC power adjuster of claim 40, wherein the energy repetitive discharge circuit is configured to generate a power drop of about 50% for three to twelve cycles to produce a changed OFF gear for the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to have a performance differential of about 30% for twelve to thirty cycles is generated to a changed output for the To receive load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to have a performance differential of about 20% for thirty to sixty cycles is generated to change the output for the load to obtain.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to produce a standard power boost is going to change one Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to single phases of a multi-phase power input be set to a changed output for the To receive load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured so that individual phases of a three-phase power input be set to a changed output for the To receive load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly discharging Energy is configured to set the output level for a large load is set to a changed Exit for to get the load.

AC power adjustment device according to Claim 40, wherein the circuit for repeatedly storing Energy includes an inductor.

AC power adjustment device according to Claim 59, wherein the circuit for repeatedly storing Energy that repeats for times which are short compared to the changeover period, to the input power source responds and in which the circuit for repeatedly discharging energy, that in times that are short in comparison to the change period, repeatedly discharges, each operate at frequencies in the range of 1 kHz to 1000 kHz.

AC power adjustment device according to Claim 40 or 60, wherein the circuit for repeatedly storing of energy comprises a semiconductor switching element.

AC power adjustment device according to Claim 40 or 60, wherein the circuit for repeated discharging of energy comprises a semiconductor switching element.

AC power adjustment device according to Claim 40 or 60, wherein the circuit for repeatedly storing of energy and the circuit for repeatedly discharging energy respectively comprise a semiconductor switching element.

AC power adjustment device according to Claim 50, wherein the circuit for repeatedly storing Energy and the circuit for the repeated discharge of energy comprise a bidirectional switching element.

AC power adjustment device according to Claim 64, further comprising an adjustable driver element, which changes the operation of the bidirectional switching elements.

AC power adjustment device according to Claim 64, wherein the bidirectional switching elements comprise: a. a bidirectional parallel switching element; and b. a bidirectional Series switching element.

AC power adjustment device according to Claim 65, wherein the adjustable driver elements comprising the Change operation of bidirectional switching elements, an element with adjustable Duty cycle or an element with adjustable frequency include.

AC power adjustment device according to Claim 40, 60, 64, 67, further comprising: a. a measuring element, that on the changed Output responds; and b. a feedback element that up the measuring element responds and on the the adjustable driver element responds.

AC power adjustment device according to Claim 68, further comprising a reference signal to which the Feedback element responds.

AC power adjustment device according to Claim 69, further comprising a comparison element based on the Reference signal and responsive to the measuring element.

The AC power adjusting device of claim 69, wherein the input power source is a sine wave and wherein the reference signal, to which the feedback element responds, comprises a standard sinusoidal signal.

AC power adjustment device according to Claim 71, wherein the input power source has a phase and the reference signal has a phase, further comprising a phase locking element, the phase of the reference signal to the phase of the input power adapts.

AC power adjustment device according to Claim 40, 60, 64 or 67, further comprising a reserve capacity element.

AC power adjustment device according to Claim 73, wherein the reserve capacity element is an adjustable Driver element is.

AC power adjustment device according to Claim 33, further comprising a reserve capacity element.

AC power adjustment device according to Claim 68, further comprising a reserve capacity element.

AC power adjustment device according to Claim 72, further comprising a reserve capacity element.

AC power adjustment device according to Claim 61, wherein the semiconductor switching element comprises a diode bridge, the above a semiconductor switching element is connected in a manner such that the current always flows into the element in the same direction while a Current flow in the switch or in the diode bridge in alternating directions possible is.

AC power adjustment device according to Claim 61, wherein the semiconductor switching element comprises a pair of field effect transistors, which are connected in series includes.

AC power adjustment device according to Claim 61, wherein the semiconductor switching element comprises a pair of series circuits comprising a diode and a field effect transistor, wherein the pair is connected in parallel.

AC power adjustment device according to Claim 62, wherein the semiconductor switching element comprises a diode bridge, the above a semiconductor switching element is connected in a manner such that the current in the element always flows in the same direction while a Current flow in the switch or in the diode bridge in alternating directions possible is.

AC power adjustment device according to Claim 62, wherein the semiconductor switching element is a pair in series comprising switched field effect transistors.

AC power adjustment device according to Claim 62, wherein the semiconductor switching element comprises a pair of series circuits comprising a diode and a field effect transistor, wherein the pair is connected in parallel.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 23, wherein the step of operating a Semiconductor switching element, the step of operating a diode bridge, via a Semiconductor switching element is connected in such a way that the current in the element always flows in the same direction, while a current flow in the Switch or into the diode bridge possible in changing directions is included.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 23, wherein the step of operating a Semiconductor switching element, the step of operating a pair comprises series-connected field effect transistors.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 23, wherein the step of operating a Semiconductor switching element, the step of operating a pair Series circuits comprising a diode and a field effect transistor, wherein the pair is connected in parallel.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 24, wherein the step of operating a Semiconductor switching element, the step of operating a diode bridge, via a Semiconductor switching element is connected in such a way that the current in the element always flows in the same direction, while a current flow in the Switch or into the diode bridge possible in changing directions is included.

Method for adjusting the low-frequency AC power for one The load of claim 24, wherein the step of operating a Semiconductor switching element, the step of operating a pair comprises series-connected field effect transistors.

A method of adjusting the low frequency AC power for a load according to claim 24, wherein the step of operating a semiconductor switching element comprises the step of operating a pair of series circuits of a diode and a field effect transistor, wherein the pair is connected in parallel.