WO2015021489A1 - Gleichrichterschaltung mit strominjektion - Google Patents

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WO2015021489A1
WO2015021489A1 PCT/AT2014/050167 AT2014050167W WO2015021489A1 WO 2015021489 A1 WO2015021489 A1 WO 2015021489A1 AT 2014050167 W AT2014050167 W AT 2014050167W WO 2015021489 A1 WO2015021489 A1 WO 2015021489A1
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current
rectifier
rectifier circuit
output
injection
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PCT/AT2014/050167
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Inventor
Michael Hartmann
Rudolf Fehringer
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Schneider Electric Power Drives Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a rectifier circuit having a three-phase
  • Rectification arrangement of semiconductor valves preferably a bridge rectification arrangement of diodes, wherein the
  • Rectifying arrangement comprises a three-phase network-side input and a DC-side output with two output lines having an output terminal for a load and the network-side input is connected to a three-phase three-phase network with a nominal voltage, wherein a connection for pulse-shaped transmission of an injection stream from the network-side input is provided to the DC-side output , according to the preamble of claim 1.
  • the present invention further relates to a method for controlling a rectifier circuit having a three-phase rectification arrangement of semiconductor valves, preferably a bridge rectification arrangement of diodes, wherein an injection current of at least one phase at the line side input is supplied to the DC side output, and at least one of the two DC side
  • Rectifier currents is at least partially guided by a throttle, according to the preamble of claim 9.
  • Rectifier circuits are intended essentially to provide as constant a DC voltage as possible at the output of the rectifier circuit via a line-side, sinusoidal voltage at the input.
  • a frequent rectification arrangement of diodes is the known from the prior art, especially in power electronics, known three-phase (six-pulse) bridge rectification arrangement (B6 circuit). It is from a three-phase three-phase network (the so-called
  • Inductors (chokes) provided.
  • the network-side current profile of a rectifier circuit with switching elements, inductances and / or capacitances, including those of a load or another electronic circuit on the DC side, is not strictly sinusoidal with the mains frequency in a conventional manner.
  • the non-sinusoidal currents cause due to their harmonic content and the
  • the current forms of the rectifier circuit can be influenced by adding or deriving currents, the so-called injection currents, wherein in a conventional manner with an additional current branch past the rectifying arrangement, currents from the Phases at the AC side input to the output currents are added to the DC side output.
  • injection currents currents from the Phases at the AC side input to the output currents are added to the DC side output.
  • the type of this current injection from input to output, in order to avoid network perturbations of the rectifier circuit is also referred to in the English literature as "third harmonic current injection.”
  • the approximately triangular portion of the three phases of sinusoidal input currents cut off by the rectification arrangement becomes Output continued to avoid distortions of the phase currents in the network and thus to achieve a better THDi.
  • the load on the DC-side output can conventionally only correspond to a load with a constant power characteristic. This is also the case when the injection current is added by means of a network of passive components.
  • One possibility for controlling the supply of the injection stream, in particular for the power-efficient supply to the output, is missing.
  • the available power at the network input is not sufficiently used at the DC output, but instead, for example, converted into a loss of heat in a compound of an injection current.
  • a similar problem of reduced efficiency is found in the topology of the "Minnesota Rectifier" already known in the literature, where a boost structure (for possible regulation of the voltage or power at the output of the rectifier and for active control of the
  • Claim 1 relates to a rectifier circuit with a three-phase rectification arrangement of
  • Rectifying arrangement comprises a three-phase network-side input and a DC-side output with two output lines having an output terminal for a load, and the network-side input is connected to a three-phase three-phase network having a nominal voltage, wherein a connection for pulse-shaped transmission of an injection current from the network-side input provided to the DC side output is.
  • at least one actively controllable current source is arranged, which can be connected to at least one switching element for each phase on the line-side input, and on the other hand via switchable Controls is connected to the DC side output lines.
  • the phases at the line-side input are switched via switching elements of an actively controllable current source, with individual phases can be switched on.
  • the actively controllable current source determines the current shape of the injection current drawn from the phases.
  • the actively controllable current source is provided in such a way that the approximately triangular portions of the sinusoidal input currents flow as injection current which would not flow due to the passive rectification arrangement. This avoids network distortions and the
  • Rectifier circuit can be operated with a lower THDi than known passive rectifier circuits.
  • switchable controls is the
  • At least one DC link capacitance is provided in parallel with the DC-side output terminal of the rectifier circuit, and at least one choke is provided at a connection from the rectification arrangement to the output terminal.
  • throttle and DC link capacitance By means of throttle and DC link capacitance, a constant, rectified output voltage can be provided.
  • Conventional rectifier circuits which are intended to reduce the network distortions by means of injection current can, because of their basic mode of operation, usually only function without DC link capacitance or choke at the output.
  • Rectifier circuit can therefore also be extended conventional rectifier circuits with DC-side smoothing choke and DC link capacitance to their
  • switchable control elements preferably IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), are each connected to one of the output lines of the DC-side output, wherein the actively controllable current source is connected on the one hand to the switchable control elements and, on the other hand with the switching elements for current injection.
  • the switchable controls switch the individual phases to the actively controllable current source, wherein the injection current is controlled by controlling the actively controllable current source to an approximately triangular injection current.
  • the injection current is switched in pulses to the output lines of the rectifier circuit by means of the IGBT modules.
  • the control of the IGBT modules is from the
  • a temporally variable load is provided at an output terminal of the DC-side output, wherein a control device for load-dependent control of the actively controllable current source is provided.
  • a control device for load-dependent control of the actively controllable current source is provided.
  • the actively controllable current source In order to operate the rectifier circuit according to the invention as far as possible without loss of efficiency and as efficiently as possible, provision is made for the actively controllable current source to have a coupling device, wherein an injection power of the actively controllable current source can be transmitted to the output terminal by means of the coupling device is.
  • a power In the regulation of the injection current, a power is generated in the actively controllable current source, with the necessary energy being taken from the network-side phases. This energy can be either passively, for example by resistors, converted into heat, which reduces the efficiency of the circuit considerably or advantageously be transmitted by means of a suitable coupling device to the output of the rectifier circuit.
  • Coupling device by means of a primary winding, flows through the injection current, is designed to a coupled secondary winding, wherein the secondary winding in a bridge branch of a full bridge of switchable controls, preferably IGBTs, is provided and the full bridge is connected in parallel to Gleichstromseit igen output and the secondary winding a series-connected inductance is provided on the bridge branch.
  • the power transmission is preferably carried out by transformation from a primary winding, namely that in which the injection current flows, to a secondary winding, wherein the secondary winding in the bridge branch of a full bridge of controllable switching elements on
  • Output terminal is provided parallel to the DC link capacity.
  • the power resulting from the regulation of the injection current and transformed to the bridge branch can be dissipated to the output terminal.
  • both the possible primary-side injection current is actively controlled by driving the switchable control elements and the power is transferred from the primary winding to the secondary winding.
  • one of the DC-side output lines by means of Filter capacitor is connected to at least one of the switching elements. Furthermore, it is provided that two filter capacitors are connected to the switching elements, wherein a filter capacitor is connected in parallel with the rectification arrangement. Furthermore, it is provided that two filter capacitors are connected to the switching elements, wherein a third filter capacitor is connected in parallel with the rectification arrangement.
  • the filter capacitors filter the high-frequency, pulsed current signals of the pulsed injection current, these are necessary on the one hand not to damage the semiconductor valves of the rectifier arrangement and on the other hand to prevent the high-frequency pulse-shaped currents do not propagate in the network.
  • the filter capacitors together with the parasitic inductance, in particular the predominantly inductive impedance of the supplying power network, a resonant circuit must be damped. For symmetry reasons, three filter capacitors are necessary to ensure the dissipation of the high-frequency currents.
  • Claim 9 relates to a method for controlling a rectifier circuit with a three-phase
  • Rectification arrangement of semiconductor valves preferably a bridge rectification arrangement of diodes, wherein a
  • Injection current is supplied from at least one phase at the network input to the DC side output and at least one of the two DC side
  • Rectifier currents is at least partially passed through a throttle.
  • the injection current is formed with an actively controllable current source as a function of the rectifier currents, in that the injection current is approximately triangular and the injection current is supplied to the two rectifier currents in pulse form via switchable control elements.
  • the injection current is removed from the phases by means of the actively controllable current source. Since the load at the output can be variable, the amplitude of the Injection current are generated in response to the load to provide a load current corresponding to the variable load and thus the variable rectifier currents. By switching the switchable controls, the injection current is added to the rectifier currents in pulses corresponding to the switching operations. As a result, a load-dependent control of the injection current and thus also the rectifier currents at the same time low
  • Injection current is switched with at least one of three switching elements from the mains side input to the active power source, wherein the actively controllable current source determines the possible injection current active.
  • An injection voltage at the current source actively sets the potential injection current carried by the phases to the DC side output.
  • the proportion of a different phase must be supplied for the required injection current, for which the connection of individual phases by means of switching elements must be possible. The formation of the injection current thus takes place in the interaction of the actively controllable current source and the switching elements to the network-side input.
  • Rectifier circuit is regulated.
  • the input power at the line side input corresponds, apart from the losses of the rectifier circuit, directly to those provided by the rectification device
  • Rectifier currents if the input power is measured, the injection current of the actively controllable current source can be adjusted depending on the measurement result.
  • both a negative rectifier current and a positive rectifier current at the DC side output of the rectifier arrangement is measured and, together with the measured voltages of the rectifier arrangement, the power is determined in order to accomplish the control of the injection current can.
  • This embodiment represents a particularly advantageous method of measurement, since the measurement of the power of all three phases at the network input represents a complex measurement.
  • the injection current must be measured to control the injection current.
  • one of the rectifier currents must be measured to divide the injection current through the controls on the positive and negative rectifier connection can.
  • an equivalent conductance (electrical conductivity) is calculated from the input power and the rms value of the rated voltage and the conductance together with a predetermined from the nominal voltage rectifier voltage determines the setpoint of the positive rectifier current and a Setpoint of the positive rectifier current is controlled by the control current and the switchable controls, wherein the negative rectifier current in combination with the injection current i h 3 results due to the topology.
  • the rectifier currents must be regulated at the line-side input depending on the load and thus the conductance of the rectifier circuit.
  • the determination of the conductance is advantageously possible from the input power and the nominal voltage rms value.
  • the setpoint a rectifier current determined is controlled by means of actively controllable current source and per se known control of the controllable switching elements.
  • the two rectifier currents are symmetrical and out of phase with each other, which makes it sufficient to control only one of the rectifier currents, with the other result. With such a scheme, a simple adaptation of the rectifier currents to the variable load at the output is possible.
  • an injection power of the actively controllable current source is transmitted to the output terminal.
  • an injection power is generated at the actively controllable current source, namely via the injection current and the associated injection voltage. This power is fed in via the power from the mains input.
  • this applied power is not lost in the actively controllable current source, for example in the form of heat, but is transmitted to the output terminals.
  • power is not only through the rectification arrangement from the network input to
  • FIG. 2 the course of a choke current and an output current at the DC-side output of a rectifier circuit according to the invention as shown in FIG. 2, FIG. 2, the course of an injection current of a rectifier circuit according to the invention according to FIG. 2, the course of a negative rectifier current and an average value of the negative rectifier current of a rectifier circuit according to the invention according to FIG. 2, FIG. the course of a positive control current and an average of the positive tax tromes of a rectifier circuit according to the invention according to FIG. 2,
  • Fig. 2g the course of a positive control current
  • FIG. 3 shows a further preferred embodiment of a rectifier circuit according to the invention with a three-phase rectification arrangement and filter capacitors
  • Fig. 5 is a schematic block diagram of a
  • Fig. 6 is a schematic block diagram of a
  • Embodiment of the method according to the invention for controlling the injection flow is described.
  • Fig. 1 shows a known rectifier circuit with a rectifying arrangement 1 of semiconductor valves 2, a (six-pulse) bridge rectification arrangement with diodes and with a DC side choke 16. Instead of diodes but other known semiconductor valves 2 can be used as thyristors.
  • the rectifier circuit comprises a network-side input 3 and a DC-side output 4, wherein the phases are carried out at the network-side input 3, and at the DC-side output 4, a positive output line P DC and a negative output line N DC are provided.
  • a positive rectifier current i p is provided on the positive output line P DC
  • a negative rectifier current i n is provided on the negative output line N DC .
  • a rectified voltage U rec At the rectification arrangement 1 is a rectified voltage U rec , wherein at the output a constant output voltage Uo is applied to an output terminal 8.
  • a load 9 At the output terminal 8 is a load 9, shown as a variable resistor, arranged to receive a time-varying power Po (t).
  • the load 9 is not shown in the other figures, since the connection takes place at the respective same location as in Fig. 1.
  • the load 9 may also be a further electronic circuit, such as another power converter, wherein the rectifier circuit shown is then used as a so-called DC link.
  • the entire power of the load 9 is transported via the throttle 16, wherein the non-sinusoidal current waveforms of the rectifier currents i p , i n resulting from the rectification arrangement 1 are smoothed by a throttle 16.
  • intermediate capacity 7 At a parallel to the output terminal 8 intermediate capacity 7 then a very constant output voltage Uo can be tapped.
  • the rectifier circuit shown in Fig. 1 has a disadvantageous with respect to network perturbations execution.
  • the rectifier currents i p , i n flow back via the load 9 back to the network-side input 3 and cause unwanted network perturbations.
  • a THDi ratio according to the standard is usually not achieved.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the rectifier circuit according to the invention, wherein the
  • FIG. 2 shows an actively controllable current source 6, via which an injection current i h 3 is branched off from the phases via three switching elements S i, S 2, S 3.
  • the individual phases are switched according to their phase shift to the actively controllable current source 6, to remove that portion of the phase currents as injection current i h 3, which is blocked by the rectification arrangement.
  • the injection current i h 3 is approximately triangular, as will be explained in FIG. 2 d and subsequently to FIGS. 2 a to 2 g.
  • the injection current i h 3 is derived from the phases by means of the switches Si, S 2 , S 3 and regulated by the actively controllable current source 6 in accordance with the amplitude of the phase currents i u , i v , i w .
  • the amplitudes of the phase currents i u , i v , i w correlate directly with a network-side
  • the actively controllable current source 6 draws the injection current i h 3 from the phase to the Gleichstromseit igen output 4 of the rectifier circuit.
  • the actively controllable current source 6 is to be described as active with respect to passive components which can not actively specify any current strengths.
  • the actively controllable current source 6 also generates active power, specifically the injection power P U h3, which results from an injection voltage Uh3 of the current source and the injection current i h 3. However, the energy for the injection power P U h3 is obtained from the phases.
  • An external power supply to the actively controllable power source 6 would be for power efficient operation of
  • the actively controllable current source 6 is on the one hand with the switching elements Si, S 2 , S 3 to the phases and on the other hand with switchable controls 10, preferably IGBT S g + , S g - connected.
  • switchable controls 10 preferably IGBT S g + , S g - connected.
  • other switchable controls 10 such as MOSFETs, GTOs, fast mechanical switches or the like. , be provided.
  • an IGBT S g + , S g - connects the actively controllable current source 6 with the output lines P DC , N DC and switches the injection current i h 3 or parts of the injection current ih3 to the rectifier currents i p , i n added.
  • the IGBTs carry a positive control current i sp or a negative control current i sn .
  • the switching of the switchable control elements 10 takes place by means known per se, by means of a control device 11 (see Fig. 5). In particular, a known pulse width modulation in the control of the IGBTs S g + , S g _ is possible.
  • the IGBTS S g + , S g _ show no resistance or, in the real case, only a very small resistance.
  • an active power In the actively controllable current source 6 is due to the current and voltage situation, an active power. There is provided a power transmission of the injection power P U h3 on the DC side output terminal 8.
  • FIGS. 2a to 2g show current and voltage characteristics of the embodiment of a rectifier circuit according to the invention according to FIG. 2, wherein all FIGS. 2a to 2g have the same time base and are shown at a mains frequency of 50 Hz. Reference directions of the currents apply according to FIG. 2.
  • FIG. 2 a shows the profile of the phase currents i u , i v , i w at the network-side input 3.
  • the phase currents i u , i v , i w are sinusoidal and are in phase with the mains voltages (not shown), corresponding to a Three-phase network phase-shifted.
  • this sinusoidal shape with the illustrated phase shift should be maintained when connecting a load 9 to the output terminal 8 in order to avoid network distortions and thus to achieve a high THDi.
  • Fig. 2b shows a current waveform of a reactor current i L and an output current io.
  • the inductor current i L is approximately sinusoidal, wherein the output current io through the throttle 16 and the DC link capacitor 7 is constant.
  • the mean value of the inductor current i L is lower than the output current io. This increase of the output current io compared to the inductor current i L results from the Power transport of the injection power P U h3 to the DC-side output terminal 8.
  • Injection power P U h3 is added only after the throttle 16, whereby the output current io is advantageously increased.
  • FIG. 2 c shows the course of a positive rectifier current i p and an average value (averaged over a switching period of the switches S g + , S g -) of the positive rectifier current i p , a vg.
  • FIG. 2 e shows the profile of a negative rectifier current i n and an average of the negative rectifier current in, avg- The two
  • Rectifier currents show a pulse-shaped course, the pulse shape from the switching states of the IGBTs S g + , S g - come about, in which a proportion of the injection current ih3 added or subtracted in a pulse.
  • FIG. 2d shows the profile of the injection current ih3 ⁇
  • the injection current i h 3 is approximately triangularly controlled by the actively controllable current source 6 and is branched off from the phase currents i u , i v , i w , whereby that portion of the phase currents i u , i v , i w from FIG. 2a, which is not transmitted by the rectification device 1.
  • FIG. 2f shows a positive control current i sp and an average of the positive control current i sp , a vg.
  • FIG. 2 g shows a negative control current i sn and an average value of the negative control current isp, avg «Dsr positive control current isp resp. the negative control current i sn become the
  • Rectifier currents i p , i n added or branched from these.
  • control currents i sp , i sn is controlled to the average values of the rectifier currents i, a vg f in, avg.
  • This current form on the DC-side output 4 after the rectification arrangement 1 is optimal in order to obtain sinusoidal phase currents i u , i v , i w and a constant output current io, thereby avoiding network distortions.
  • the rectifier currents i p , i n show strong pulse-shaped components which have to be filtered in order to enable current flow (commutation) between the semiconductor elements and to prevent propagation in the network. Therefore, filter capacitors 12 are provided which attenuate the pulses and ensure a smoothed course of the phase currents i u , i v , i W ( with further pulse-shaped connections through the IGBTs S g + , S g-
  • Embodiment of the rectifier circuit according to the invention with filter capacitors 12 is shown in Fig. 3.
  • the filter capacitors 12 must both high-frequency currents due to the pulses from the output lines P DC , N DC derived to the phases, as well as provide between the output lines P DC , N DC high-frequency currents for compensation. Due to the arrangement, a total of three filter capacitors 12 are provided according to the preferred embodiment of FIG.
  • FIG. 4 shows only a section of an embodiment of the rectifier circuit according to the invention. 4 shows a preferred embodiment of the actively controllable current source 6 with coupling device 13, wherein the transmission of the injection power P U h3 is provided.
  • the power transmission is preferably by means of
  • the secondary winding 15 is provided in the bridge branch of a full bridge 17 of controllable switching elements 10 at the output terminal 8 parallel to the DC link capacitor 7.
  • the connection of the full bridge 17 to the output terminal 8 forms the coupling device 13.
  • the switchable control elements 10 the transformed power can be dissipated from the bridge branch to the output terminal 8.
  • both the current that is possible on the primary side, that is to say the injection current i h 3 are actively controlled by controlling the switchable control elements 10, as well Injection power P U h3 transferred from the primary winding 14 to the secondary winding 15.
  • the injection current i h 3 can be guided through the throttle 16 and transmitted to the coupling device 13 on the primary winding side 14.
  • FIG. 5 shows a schematic block diagram of an embodiment of the method according to the invention for controlling a rectifier circuit with three-phase
  • the blocks marked with an X represent a multiplier.
  • the input power P IN is determined, wherein a direct measurement of the input power P IN at the phases or a calculation of the input power P IN via the measured rectifier currents i p , i n and the set injection current i h 3 is possible.
  • a desired value of the positive rectifier current i p * is determined.
  • a desired value of the positive rectifier current i p * is a setpoint corresponding to an average of pulse-shaped portions of the actual positive rectifier current i p .
  • no network distortions would result at the network-side input 3 and the positive rectifier current i p would be designed according to the load 9.
  • control difference idiff is compensated and a controlled mean value of the positive rectifier current ip, avg is on the positive output line P DC .
  • regulation can be made to a negative rectifier current i n , which results in control of a rectifier current i p , i n of the other rectifier Ström i p , i n in combination with the injection current ih3 due to the topology of the rectifier circuit.
  • FIG. 6 shows a schematic block diagram of an embodiment of the method according to the invention for controlling the injection current ih3.
  • the blocks marked with an X represent a multiplier.
  • the setpoint value of the injection current ih3 * is determined by means of a multiplication of the injection voltage Uh3 with the conductance G, which is then adjusted to the measured value of the injection current ih3, meas, whereby the control difference of the injection current ih3, ⁇ uff is used as the input variable for the control device of FIG Injection current llh3 is determined.
  • Whose output is the injection current i h 3 for further use as explained above.

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Abstract

Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung (1) von Halbleiterventilen (2), vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei die Gleichrichtanordnung (1) einen dreiphasigen netzseitigen Eingang (3) und einen gleichstromseitigen Ausgang (4) mit zwei Ausgangsleitungen (PDC,NDC) mit einem Ausgangsanschluss (8) für eine Last (9) aufweist sowie der netzseitige Eingang (3) mit einem dreiphasigen Drehstromnetz mit einer Nennspannung (UN) verbunden ist, wobei eine Verbindung zur pulsförmigen Übertragung von einem Injektionsstrom (ih3) vom netzseitigen Eingang (3) zum gleichstromseitigen Ausgang (4) vorgesehen ist. Um die durch Netzrückwirkungen auftretenden Wirkungsgradverluste möglichst gering zu halten ist zumindest eine aktiv steuerbare Stromquelle (6) vorgesehen, die einerseits zu jeder Phase am netzseitigen Eingang (3) mit zumindest einem Schaltelement (S1,S2,S3) zuschaltbar ist und andererseits über schaltbare Steuerelemente (10) mit den gleichstromseitigen Ausgangsleitungen (PDC,NDC) verbunden ist.

Description

Gleichrichterschaltung mit Strominjektion
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen
Gleichrichtanordnung von Halbleiterventilen, vorzugweise eine Bruckengleichrichtanordnung von Dioden, wobei die
Gleichrichtanordnung einen dreiphasigen netzseitigen Eingang und einen gleichstromseitigen Ausgang mit zwei Ausgangsleitungen mit einem Ausgangsanschluss für eine Last aufweist sowie der netzseitige Eingang mit einem dreiphasigen Drehstromnetz mit einer Nennspannung verbunden ist, wobei eine Verbindung zur pulsförmigen Übertragung von einem Injektionsstrom vom netzseitigen Eingang zum gleichstromseitigen Ausgang vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiters auf ein Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung von Halbleiterventilen, vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei ein Injektionsstrom von zumindest einer Phase am netzseitigen Eingang dem gleichstromseitigen Ausgang zugeführt wird, sowie zumindest einer der beiden gleichstromseitigen
Gleichrichterströme zumindest teilweise durch eine Drossel geführt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.
STAND DER TECHNIK
In der modernen Elektrotechnik ist eine Vielzahl an unterschiedlichen Ausführungsformen von
GleichrichterSchaltungen bekannt. Die diversen
GleichrichterSchaltungen sollen im Wesentlichen über eine netzseitige, sinusförmige Spannung am Eingang eine möglichst konstante Gleichspannung am Ausgang der Gleichrichterschaltung bereitstellen. Eine häufige Gleichrichtanordnung von Dioden ist die aus dem Stand der Technik, insbesondere in der Leistungselektronik, bekannte dreiphasige (Sechspuls-) Brückengleichrichtanordnung (B6 Schaltung) . Dabei wird aus einem dreiphasigen Drehstromnetz (die sogenannte
Wechselstromseite der Gleichrichterschaltung) mittels einer Brückenanordnung von Dioden (die sogenannte Gleichstromseite der Gleichrichterschaltung) eine gleichgerichtete Spannung erzeugt. Um die aus der am wechselstromseitigen Eingang sinusförmigen Phasenspannung entstehenden sechs überlagerten Halbwellen am gleichstromseitigen Ausgang zu glätten und einen möglichst konstanten Spannungs- sowie Stromverlauf am Ausgang der GleichrichterSchaltung zu erreichen, sind in herkömmlichen GleichrichterSchaltungen gleichstromseitig zusätzliche
Induktivitäten (Drosseln) vorgesehen.
Der netzseitige Stromverlauf einer Gleichrichterschaltung mit Schaltelementen, Induktivitäten und/oder Kapazitäten, auch jene von einer Last oder einer weiteren elektronischen Schaltung an der Gleichspannungsseite, ist dabei in herkömmlicher Weise nicht streng sinusförmig mit der Netzfrequenz. Die nicht-sinusförmigen Ströme verursachen infolge ihres Oberschwingungsgehalts und der
Phasenverschiebung gegenüber der Netzgrundschwingung unerwünschte netzseitige Spannungs- bzw. Stromverzerrungen. Insbesondere bei Gleichrichterschaltungen höherer Leistung sind diese Netzrückwirkungen nicht zu vernachlässigen. Es gilt einen Pegel der summierten Leistung aller Oberschwingungen im Verhältnis zur Leistung der Grundschwingung einzuhalten (THDi, steht für „Total Harmonie Distortion of currents" bzw. „gesamte harmonische Verzerrung der Ströme"), wobei das THDi- Verhältnis für Stromqualität im Netz steht und gemäß Normen (z.B. IEC 61000-3-2) vorgegeben ist.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Stromformen der GleichrichterSchaltung durch Hinzufügen bzw. Ableiten von Strömen, den sogenannten Injektionsströmen, beeinflusst werden können, wobei in herkömmlicher Weise mit einem zusätzlichen Stromzweig vorbei an der Gleichrichtanordnung Ströme von den Phasen am wechselstromseitigen Eingang den Ausgangs strömen am gleichstromseitigen Ausgang hinzugefügt werden. Die Art dieser Strominjektion von Eingang zu Ausgang, um Netzrückwirkungen der GleichrichterSchaltung möglichst zu vermeiden, wird in der anglistischen Literatur auch mit „third harmonic current injection" bezeichnet. Es wird der durch die Gleichrichtanordnung abgeschnittene, annähernd dreiecksförmige Anteil der drei Phasen von sinusförmigen Eingangsströmen zum Ausgang weitergeführt, um Verzerrungen der Phasenströme am Netz zu vermeiden und damit ein besseres THDi zu erreichen.
In herkömmlichen Schaltungen tritt des Weiteren mitunter das Problem auf, dass keine ausreichend große
Zwischenkreiskapazität bzw. eine Drossel am gleichstromseitigen Ausgang möglich ist, um einen konstanten, gleichgerichteten Strom am Ausgang zu erhalten. Die Drossel ist allerdings mitunter notwendig, damit die wechseiförmigen Anteile der gleichgerichteten Spannung an der Drossel abfallen und eine konstante Ausgangsspannung einer
Zwischenkreiskapazität zur Verfügung steht.
Des Weiteren kann die Last am gleichstromseitigen Ausgang in herkömmlicher Weise nur einer Last mit konstanter Leistungscharakteristik entsprechen. Dies ist auch der Fall, wenn der Injektionsstrom mittels eines Netzwerks von passiven Bauelementen hinzugefügt wird. Eine Möglichkeit zur Regelung der Zufuhr des Injektionsstromes, insbesondere zur leistungseffizienten Zufuhr zum Ausgang, fehlt. Die zur Verfügung stehende Leistung am netzseitigen Eingang wird dabei nicht ausreichend am gleichstromseitigen Ausgang genutzt, sondern stattdessen zum Beispiel verlustreich in einer Verbindung eines Injektionsstromes in Wärme umgesetzt. Ein ähnliches Problem des reduzierten Wirkungsgrades zeigt sich bei der in der Literatur bereits bekannten Topologie des „Minnesota Rectifier". Dabei wird eine Hochsetzstruktur (zur möglichen Regelung der Spannung bzw. Leistung am Ausgang des Gleichrichters und zur aktiven Regelung der
Gleichrichterströme an den Ausgang des passiven Diodengleichrichters nachgeschalten. Der Hochsetzsteller oder auch Aufwärtswandler genannt bewirkt erhebliche
Wirkungsgradverluste der Gleichrichterschaltung.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist daher das Ziel der Erfindung diese Nachteile zu vermeiden und eine Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung sowie ein Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung zur Verfügung zu stellen, durch welches geringe Netzrückwirkungen der GleichrichterSchaltung auftreten, die Gleichrichtung der Netzspannungen bzw. der Netzströme optimal möglich ist sowie veränderliche Lasten am Ausgang vorgesehen sein können ohne dabei erhebliche Wirkungsgradverluste in Kauf zu nehmen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 9 erreicht.
Anspruch 1 bezieht sich auf eine Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung von
Halbleiterventilen, vorzugweise eine
Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei die
Gleichrichtanordnung einen dreiphasigen netzseitigen Eingang und einen gleichstromseitigen Ausgang mit zwei Ausgangsleitungen mit einem Ausgangsanschluss für eine Last aufweist, sowie der netzseitige Eingang mit einem dreiphasigen Drehstromnetz mit einer Nennspannung verbunden ist, wobei eine Verbindung zur pulsförmigen Übertragung von einem Injektionsstrom vom netzseitigen Eingang zum gleichstromseitigen Ausgang vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest eine aktiv steuerbare Stromquelle angeordnet ist, die einerseits zu jeder Phase am netzseitigen Eingang mit zumindest einem Schaltelement zuschaltbar ist, und andererseits über schaltbare Steuerelemente mit den gleichstromseitigen Ausgangsleitungen verbunden ist.
Die Phasen am netzseitigen Eingang werden über Schaltelemente einer aktiv steuerbaren Stromquelle zugeschaltet, wobei einzelne Phasen zugeschaltet werden können. Die aktiv steuerbare Stromquelle bestimmt die Stromform des Injektionsstromes, der aus den Phasen gezogen wird. Die aktiv steuerbare Stromquelle ist in jener Weise vorgesehen, dass die annähernd dreiecksförmigen Anteile der sinusförmigen Eingangsströme als Injektionsstrom fließen, welche aufgrund der passiven Gleichrichtanordnung nicht fließen würden. Damit werden Netzverzerrungen vermieden und die
GleichrichterSchaltung kann mit einem geringeren THDi als an sich bekannte passive Gleichrichterschaltungen betrieben werden. Über schaltbare Steuerelemente wird der
Injektionsstrom an die gleichstromseitigen Ausgangsleitungen zugeführt, und zwar durch die Schaltvorgänge der schaltbaren Steuerelemente im Wesentlichen pulsförmig.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Zwischenkreiskapazität parallel zum gleichstromseitigen Ausgangsanschluss der GleichrichterSchaltung, sowie zumindest eine Drossel an einer Verbindung von der Gleichrichtanordnung zum Ausgangsanschluss vorgesehen ist. Mittels Drossel und Zwischenkreiskapazität kann eine konstante, gleichgerichtete Ausgangsspannung bereitgestellt werden. Herkömmliche Gleichrichterschaltungen die mittels Injektionsstrom die Netzverzerrungen verringern sollen, können aufgrund ihrer prinzipiellen Funktionsweise meist nur ohne Zwischenkreiskapazität bzw. Drossel am Ausgang funktionieren. Mit der erfindungsgemäßen
GleichrichterSchaltung können demnach auch herkömmliche GleichrichterSchaltungen mit DC-seitiger Glättungsdrossel und Zwischenkreiskapazität erweitert werden, um deren
Netzrückwirkungen zu verringern. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung ist vorgesehen, dass schaltbare Steuerelemente, vorzugweise IGBTs ( Insulated-Gate Bipolar Transistors), mit je einer der Ausgangsleitungen des gleichstromseitigen Ausganges verbunden sind, wobei die aktiv steuerbare Stromquelle einerseits mit den schaltbaren Steuerelementen verbunden ist und andererseits mit den Schaltelementen zur Strominjektion. Die schaltbaren Steuerelemente schalten die einzelnen Phasen zur aktiv steuerbaren Stromquelle, wobei der Injektionsstrom mittels Steuerung der aktiv steuerbaren Stromquelle auf einen annähernd dreiecksförmigen Injektionsstrom geregelt wird. Der Injektionsstrom wird mittels der IGBT-Module pulsförmig auf die Ausgangsleitungen der Gleichrichterschaltung geschaltet. Die Ansteuerung der IGBT-Module ist aus der
Leistungselektronik bekannt. Es ergibt sich durch die pulsförmige Zuschaltung zum Gleichrichterström im Mittel die gewünschte sinusförmige Stromform an der Drossel.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an einem Ausgangsanschluss des gleichstromseitigen Ausganges eine zeitlich veränderliche Last vorgesehen ist, wobei eine Regeleinrichtung zur lastabhängigen Regelung der aktiv steuerbaren Stromquelle vorgesehen ist. Mittels der Steuerung der aktiv steuerbaren Stromquelle und den schaltbaren Steuerelementen ist es möglich, die Ausgangsspannung bzw. den Ausgangsstrom auch an veränderliche Lasten mit nicht konstanter Leistungsaufnahme anzupassen. Eine Regeleinrichtung regelt dahingehend sowohl die aktiv steuerbare Stromquelle als auch die schaltbaren Steuerelemente, wie im Weiteren zu Anspruch 9 erläutert wird.
Um die erfindungsgemäße Gleichrichterschaltung möglichst ohne Wirkungsgradverluste und möglichst leistungseffizient zu betreiben ist vorgesehen, dass die aktiv steuerbare Stromquelle eine Kopplungseinrichtung aufweist, wobei mittels der Kopplungseinrichtung eine Injektionsleistung der aktiv steuerbaren Stromquelle an den Ausgangsanschluss übertragbar ist. Bei der Regelung des Injektionsstromes entsteht in der aktiv steuerbaren Stromquelle eine Leistung wobei die notwendige Energie den netzseitigen Phasen entnommen wird. Diese Energie kann entweder passiv, z.B. durch Widerstände, in Wärme umgewandelt werden, was den Wirkungsgrad der Schaltung beträchtlich reduziert oder vorteilhafterweise mittels einer geeigneten Koppeleinrichtung an den Ausgang der GleichrichterSchaltung übertragen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung ist vorgesehen, dass die
Kopplungseinrichtung mittels einer primären Wicklung, durchflössen vom Injektionsstrom, zu einer gekoppelten sekundären Wicklung ausgeführt ist, wobei die sekundäre Wicklung in einem Brückenzweig einer Vollbrücke aus schaltbaren Steuerelementen, vorzugsweise IGBTs, vorgesehen ist und die Vollbrücke parallel zum gleichstromseit igen Ausgang verbunden ist sowie zur sekundären Wicklung eine in Serie geschaltete Induktivität am Brückenzweig vorgesehen ist. Die Leistungsübertragung erfolgt vorzugsweise mittels Transformation von einer primären Wicklung, nämlich jener in welcher der Injektionsstrom fließt, zu einer sekundären Wicklung, wobei die sekundäre Wicklung im Brückenzeig einer Vollbrücke von steuerbaren Schaltelementen am
Ausgangsanschluss parallel zur Zwischenkreiskapazität vorgesehen ist. Mittels an sich bekannter Ansteuerung der schaltbaren Steuerelemente kann die durch die Regelung des Injektionsstromes entstehende und an den Brückenzweig transformierte Leistung an den Ausgangsanschluss abgeführt werden. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird sowohl der mögliche primärseitige Injektionsstrom mittels Ansteuerung der schaltbaren Steuerelemente aktiv gesteuert als auch die Leistung von der primären Wicklung zur sekundären Wicklung übertragen .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung ist vorgesehen, dass eine der gleichstromseitigen Ausgangsleitungen mittels Filterkondensator mit zumindest einem der Schaltelemente verbunden ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass zwei Filterkondensatoren mit den Schaltelementen verbunden sind, wobei ein Filterkondensator parallel zur Gleichrichtanordnung geschaltet ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass zwei Filterkondensatoren mit den Schaltelementen verbunden sind, wobei ein dritter Filterkondensator parallel zur Gleichrichtanordnung geschaltet ist. Die Filterkondensatoren filtern die hochfrequenten, pulsförmigen Stromsignale des pulsförmig zugeschalteten Injektionsstromes, diese sind notwendig um einerseits die Halbleiterventile der Gleichrichtanordnung nicht zu beschädigen und andererseits um zu verhindern, dass sich die hochfrequenten pulsförmigen Ströme nicht im Netz ausbreiten. Die Filterkondensatoren bilden zusammen mit der parasitären Induktivität, insbesondere der vorwiegend induktiven Impedanz des speisenden Stromnetzes, einen Schwingkreis der gedämpft werden muss. Aus Symmetriegründen sind drei Filterkondensatoren notwendig, um die Ableitung der hochfrequenten Ströme sicherzustellen.
Anspruch 9 bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung einer GleichrichterSchaltung mit einer dreiphasigen
Gleichrichtanordnung von Halbleiterventilen, vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei ein
Injektionsstrom von zumindest einer Phase am netzseitigen Eingang dem gleichstromseitigen Ausgang zugeführt wird sowie zumindest einer der beiden gleichstromseitigen
Gleichrichterströme zumindest teilweise durch eine Drossel geführt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Injektionsstrom mit einer aktiv steuerbaren Stromquelle in Abhängigkeit der Gleichrichterströme gebildet wird, indem der Injektionsstrom annähernd dreiecksförmig gebildet wird und der Injektionsstrom über schaltbare Steuerelemente den beiden Gleichrichterströmen in Pulsform zugeführt wird.
Der Injektionsstrom wird mittels der aktiv steuerbaren Stromquelle von den Phasen abgeführt. Da die Last am Ausgang veränderlich vorgesehen sein kann, muss die Amplitude des Injektionsstromes in Abhängigkeit der Last erzeugt werden, um einen Laststrom entsprechend der veränderlichen Last und damit der veränderlichen Gleichrichterströme zur Verfügung zu stellen. Mittels Schaltung der schaltbaren Steuerelemente wird der Injektionsstrom den Gleichrichterströmen in Pulsen entsprechend der Schaltvorgänge hinzugefügt. Dadurch wird eine lastabhängige Regelung des Injektionsstromes und damit auch der Gleichrichterströme bei gleichzeitig geringen
Netzrückwirkungen der GleichrichterSchaltung erreicht.
Des Weiteren ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der
Injektionsstrom mit zumindest einem von drei Schaltelementen vom netzseitigen Eingang zur aktiven Stromquelle zugeschaltet wird, wobei die aktiv steuerbare Stromquelle den möglichen Injektionsstrom aktiv festlegt. Eine Injektionsspannung an der Stromquelle legt den möglichen, von den Phasen an den gleichstromseitigen Ausgang geführten Injektionsstrom aktiv fest. Von den Phasen muss für den benötigten Injektionsstrom jeweils der Anteil einer anderen Phase zugeführt werden, wofür die Zuschaltung einzelner Phasen mittels Schaltelementen möglich sein muss. Die Bildung des Injektionsstromes erfolgt also im Zusammenspiel der aktiv steuerbaren Stromquelle und der Schaltelemente zum netzseitigen Eingang.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Injektionsstrom in Abhängigkeit einer
Eingangsleistung am netzseitigen Eingang der
GleichrichterSchaltung geregelt wird. Die Eingangsleistung am netzseitigen Eingang korrespondiert, abgesehen von den Verlusten der GleichrichterSchaltung, direkt mit den von der Gleichrichtanordnung zur Verfügung gestellten
Gleichrichterströmen . Wird also die Eingangsleistung gemessen, so kann abhängig vom Messergebnis der Injektionsstrom von der aktiv steuerbaren Stromquelle eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass neben dem Injektionsstrom sowohl ein negativer Gleichrichterstrom als auch ein positiver Gleichrichterstrom am gleichstromseitigen Ausgang der Gleichrichtanordnung gemessen wird und zusammen mit den gemessenen Spannungen der Gleichrichtanordnung die Leistung bestimmt wird, um die Regelung des Injektionsstromes bewerkstelligen zu können. Diese Ausführungsform stellt eine besonders vorteilhafte Messmethode dar, da die Messung der Leistung aller drei Phasen am netzseitigen Eingang eine aufwendige Messung darstellt. Der Injektionsstrom muss zur Regelung des Injektionsstromes gemessen werden. Ebenso muss einer der Gleichrichterströme gemessen werden, um den Injektionsstrom durch die Steuerelemente auf den positiven bzw. negativen Gleichrichteranschluss aufteilen zu können. Diese beiden Messpunkte sind also vorgegeben und zwingend vorhanden. Wird jetzt eine weitere, einfache Messung des zweiten Gleichrichterstromes vorgenommen, so kann die Eingangsleistung bestimmt werden, wodurch die aufwendigere Messung der Leistung an den Phasen am netzseitigen Eingang entfällt .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine äquivalente Konduktanz (elektrischer Leitwert) aus der Eingangsleistung und dem Effektivwert der Nennspannung berechnet wird und die Konduktanz zusammen mit einer von der Nennspannung vorgegebenen positiven GleichrichterSpannung den Sollwert des positiven Gleichrichterstromes bestimmt und auf einen Sollwert des positiven Gleichrichterstromes mittels dem Steuerstrom und den schaltbaren Steuerelementen geregelt wird, wobei sich der negative Gleichrichterstrom in Kombination mit dem Injektionsstrom ih3 aufgrund der Topologie ergibt.
Die Gleichrichterströme müssen je nach Last und damit Konduktanz der GleichrichterSchaltung am netzseitigen Eingang geregelt werden. Die Bestimmung der Konduktanz ist aus der Eingangsleistung und dem Nennspannungseffektivwert vorteilhaft möglich. Mittels der bereits ermittelten Eingangsleistung und der Konduktanz der Gleichrichterschaltung wird der Sollwert eines Gleichrichterstromes bestimmt. Auf diesen Sollwert des einen Gleichrichterstromes wird mittels aktiv steuerbarer Stromquelle und an sich bekannter Ansteuerung der steuerbaren Schaltelemente geregelt. Die beiden Gleichrichterströme sind symmetrisch und phasenverschoben zueinander, womit es ausreicht nur auf einen der Gleichrichterströme zu regeln, wobei sich der andere ergibt. Mit einer derartigen Regelung ist eine einfache Anpassung der Gleichrichterströme auf die veränderliche Last am Ausgang möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Injektionsleistung der aktiv steuerbaren Stromquelle an den Ausgangsanschluss übertragen wird. Mit Regelung des Injektionsstromes entsteht an der aktiv steuerbaren Stromquelle eine Injektionsleistung, nämlich über den Injektionsstrom und die zugehörige Injektionsspannung. Diese Leistung wird über die Energie vom netzseitigen Eingang eingespeist. Um den Wirkungsgrad der Gleichrichterschaltung zu verbessern ist vorgesehen, dass diese aufgebrachte Leistung nicht in der aktiv steuerbaren Stromquelle, etwa in Form von Wärme, verlorengeht, sondern an die Ausgangsanschlüsse übertragen wird. Damit wird Leistung nicht nur über die Gleichrichtanordnung vom netzseitigen Eingang zum
Ausgangsanschluss transportiert, sondern auch jener
Leistungsanteil des Injektionsstromes, durch welchen ein besserer Wirkungsgrad der Gleichrichterschaltung erreicht wird, wobei diverse Verfahren zur Leistungsübertragung in der Leistungselektronik an sich bekannt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen hierbei die eine herkömmliche Ausführungsform einer
GleichrichterSchaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung, eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung mit dreiphasiger Gleichrichtanordnung, den Verlauf von drei Phasenströmen am netzseitigen Eingang der erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung gemäß Fig. 2, den Verlauf eines Drosselstromes sowie eines Ausgangsstromes am gleichstromseitigen Ausgang einer erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung gemäß Fig. 2, den Verlauf eines positiven Gleichrichterstromes und eines Mittelwertes des positiven Gleichrichterstromes einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung gemäß Fig. 2, den Verlauf eines Injektionsstromes einer erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung gemäß Fig. 2, den Verlauf eines negativen Gleichrichterstromes und eines Mittelwertes des negativen Gleichrichterstromes einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung gemäß Fig. 2, den Verlauf eines positiven Steuerstromes und eines Mittelwertes des positiven Steuerstromes einer erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung gemäß Fig. 2,
Fig. 2g den Verlauf eines positiven Steuerstromes und eines
Mittelwertes des positiven Steuerstromes einer erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung gemäß Fig. 2,
Fig. 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung mit dreiphasiger Gleichrichtanordnung und Filterkondensatoren,
Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform einer aktiv steuerbaren Stromquelle der erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung,
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung einer Gleichrichterschaltung mit dreiphasiger Gleichrichtanordnung sowie
Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung des Injektionsstromes.
FUNKTIONSWEISE DER ERFINDUNG
Die Fig. 1 zeigt eine bekannte Gleichrichterschaltung mit einer Gleichrichtanordnung 1 von Halbleiterventilen 2, eine (Sechspuls-) Brückengleichrichtanordnung mit Dioden sowie mit einer gleichstromseitigen Drossel 16. Anstatt Dioden können aber auch andere bekannte Halbleiterventile 2 wie Thyristoren eingesetzt werden. Die Gleichrichterschaltung umfasst einen netzseitigen Eingang 3 und einen gleichstromseitigen Ausgang 4, wobei am netzseitigen Eingang 3 die Phasen ausgeführt sind, und am gleichstromseitigen Ausgang 4 eine positive Ausgangsleitung PDC und eine negative Ausgangsleitung NDC vorgesehen sind. An der positiven Ausgangsleitung PDC ist ein positiver Gleichrichterstrom ip vorgesehen und an der negativen Ausgangsleitung NDC ist ein negativer Gleichrichterström in vorgesehen. An der Gleichrichtanordnung 1 liegt eine gleichgerichtete Spannung Urec an, wobei am Ausgang eine konstante Ausgangsspannung Uo an einem Ausgangsanschluss 8 anliegt. Am Ausgangsanschluss 8 ist eine Last 9, dargestellt als variabler Widerstand, angeordnet, die eine zeitlich veränderliche Leistung Po(t) aufnehmen kann. Die Last 9 wird in den weiteren Figuren nicht dargestellt, da der Anschluss an der jeweiligen selben Stelle wie in Fig. 1 erfolgt. Die Last 9 kann auch eine weitere elektronische Schaltung, etwa ein weiterer Stromumrichter, sein, wobei die dargestellte GleichrichterSchaltung dann als sogenannter Zwischenkreis verwendet wird. Die gesamte Leistung der Last 9 wird über die Drossel 16 transportiert, wobei die durch die Gleichrichtanordnung 1 entstehenden nicht sinusförmigen Stromverläufe der Gleichrichterströme ip, in durch eine Drossel 16 geglättet werden. An einer zum Ausgangsanschluss 8 parallelen Zwischenkapazität 7 kann dann eine möglichst konstante Ausgangsspannung Uo abgegriffen werden.
Die in Fig. 1 dargestellte GleichrichterSchaltung weist jedoch eine bezüglich Netzrückwirkungen nachteilige Ausführung auf. Die Gleichrichterströme ip, in fließen über die Last 9 zurück auf den netzseitigen Eingang 3 und verursachen unerwünschte Netzrückwirkungen. Ein THDi-Verhältnis gemäß Norm wird dabei üblicherweise nicht erreicht.
Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung, wobei die
Netzrückwirkungen gegenüber der GleichrichterSchaltung der Fig. 1 verringert sind und ein besseres THDi erreicht wird. Die Fig. 2 zeigt eine aktiv steuerbare Stromquelle 6, über welche ein Injektionsstrom ih3 über drei Schaltelemente S i, S2, S3 von den Phasen abgezweigt wird. Die einzelnen Phasen werden entsprechend ihrer Phasenverschiebung zur aktiv steuerbaren Stromquelle 6 zugeschaltet, um jenen Anteil der Phasenströme als Injektionsstrom ih3 zu entnehmen, der von der Gleichrichtanordnung gesperrt ist. Der Injektionsstrom ih3 ist annähernd dreiecksförmig, wie in Fig. 2d und im Weiteren zu den Fig. 2a bis 2g erläutert wird. Der Injektionsstrom ih3 wird mittels der Schalter Si,S2,S3 von den Phasen abgeleitet und durch die aktiv steuerbare Stromquelle 6 entsprechend der Amplitude der Phasenströme iu, iv, iw geregelt. Die Amplituden der Phasenströme iu, iv, iw korrelieren unmittelbar mit einer netzseitigen
Eingangsleistung Ρ ΙΝ· Wird die Last 9 und damit die Eingangsleistung PIN erhöht, so werden auch die Stromamplituden der Gleichrichterströme ip, in erhöht, wobei auch der Injektionsstrom ih3 entsprechend erhöht werden muss. Diese Regelungsaufgabe wird von der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 übernommen. Die aktiv steuerbare Stromquelle 6 zieht den Injektionsstrom ih3 von der Phase an den gleichstromseit igen Ausgang 4 der GleichrichterSchaltung . Die aktiv steuerbare Stromquelle 6 ist gegenüber passiven Bauelementen als aktiv zu bezeichnen, welche keine Stromstärken aktiv vorgeben können. Die aktiv steuerbare Stromquelle 6 erzeugt dabei auch Wirkleistung und zwar die Injektionsleistung PUh3, die sich aus einer Injektionsspannung Uh3 der Stromquelle sowie dem Injektionsstrom ih3 ergibt. Die Energie für die Injektionsleistung PUh3 wird jedoch aus den Phasen bezogen. Eine externe Energiezufuhr zur aktiv steuerbaren Stromquelle 6 wäre zur leistungseffizienten Betreibung der
GleichrichterSchaltung nicht dienlich.
Die aktiv steuerbare Stromquelle 6 ist einerseits mit den Schaltelementen Si,S2,S3 zu den Phasen und andererseits mit schaltbaren Steuerelementen 10, vorzugsweise IGBTs Sg+,Sg- verbunden. Anstelle von IGBTs können auch andere schaltbare Steuerelemente 10, wie etwa MOSFETs, GTOs, schnelle mechanische Schalter oder dgl . , vorgesehen sein.
Jeweils ein IGBT Sg+,Sg- verbindet die aktiv steuerbare Stromquelle 6 mit den Ausgangsleitungen PDC,NDC und schaltet den Injektionsstrom ih3 bzw. Teile des Injektionsstromes ih3 zu den Gleichricht strömen ip, in hinzu. Die IGBTs führen einen positiven Steuerstrom isp bzw. einen negativen Steuerstrom isn. Die Schaltung der schaltbaren Steuerelemente 10 erfolgt mit an sich bekannten Mitteln, mittels einer Regeleinrichtung 11 (siehe Fig. 5) . Insbesondere ist auch eine bekannte Pulsbreitenmodulation bei der Ansteuerung der IGBTs Sg+, Sg_ möglich. Die IGBTS Sg+, Sg_ zeigen im Idealfall keinen Widerstand bzw. im Realfall nur einen sehr kleinen Widerstand. In der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 entsteht aufgrund der Strom- und Spannungssituation eine Wirkleistung. Es ist eine Leistungsübertragung der Injektionsleistung PUh3 auf dem gleichstromseitigen Ausgangsanschluss 8 vorgesehen.
Anderenfalls würde die Injektionsleistung PUh3 etwa in Form von Wärme in der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 verloren gehen und die Gleichrichterschaltung einen schlechten Wirkungsgrad erzielen. Eine mögliche Ausführungsform der beschriebenen Leistungsübertragung mittels einer Kopplungseinrichtung 13 wird im Weiteren zu Fig. 4 beschrieben.
Die Fig. 2a bis 2g zeigen Strom- und Spannungsverläufe der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung nach Fig. 2, wobei alle Fig. 2a bis 2g die gleiche Zeitbasis aufweisen und bei einer Netzfrequenz von 50 Hz dargestellt sind. Bezugsrichtungen der Ströme gelten gemäß der Fig. 2.
Die Fig. 2a zeigt den Verlauf der Phasenströme iu, iv, iw am netzseitigen Eingang 3. Die Phasenströme iu, iv, iw verlaufen sinusförmig und sind in Phase mit den Netzspannungen (nicht dargestellt), wobei sie entsprechend eines Drehstromnetzes phasenverschoben. Diese Sinusform mit der dargestellten Phasenverschiebung soll im Idealfall bei Anschluss einer Last 9 am Ausgangsanschluss 8 beibehalten werden, um keine Netzverzerrungen zu erhalten und damit ein hohes THDi zu erreichen .
Die Fig. 2b zeigt einen Stromverlauf eines Drosselstromes iL sowie eines Ausgangsstromes io. Der Drosselstrom iL ist annähernd sinusförmig, wobei der Ausgangsstrom io durch die Drossel 16 und die Zwischenkreiskapazität 7 konstant ist. Der Mittelwert des Drosselstromes iL ist niedriger als der Ausgangsstrom io. Diese Erhöhung des Ausgangsstromes io gegenüber dem Drosselstrom iL ergibt sich aus dem Leistungstransport der Injektionsleistung PUh3 an den gleichstromseitigen Ausgangsanschluss 8. Die
Injektionsleistung PUh3 wird erst nach der Drossel 16 hinzugefügt, wodurch der Ausgangsstrom io vorteilhaft erhöht wird .
Die Fig. 2c zeigt den Verlauf eines positiven GleichrichterStromes ip sowie einen Mittelwert (gemittelt über eine Schaltperiode der Schalter Sg+,Sg-) des positiven GleichrichterStromes ip,avg- Die Fig. 2e zeigt den Verlauf eines negativen Gleichrichterstromes in sowie einen Mittelwert des negativen Gleichrichterstromes in, avg- Die beiden
Gleichrichterströme zeigen einen pulsförmigen Verlauf, wobei die Pulsform aus den Schalt zuständen der IGBTs Sg+,Sg- zustande kommt, bei denen ein Anteil des Injektionsstromes ih3 pulsförmig hinzugefügt bzw. abgezogen wird.
Die Fig. 2d zeigt den Verlauf des Injektionsstromes ih3 · Der Injektionsstrom ih3 wird von der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 annähernd dreiecksförmig geregelt und von den Phasenströmen iu, iv, iw abgezweigt, wobei sich dabei jener Anteil der Phasenströme iu, iv, iw aus Fig. 2a ergibt, der von der Gleichrichtanordnung 1 nicht durchgelassen wird.
Die Fig. 2f zeigt einen positiven Steuerstrom isp sowie einen Mittelwert des positiven Steuerstromes isp,avg. Die Fig. 2g zeigt einen negativen Steuerstrom isn sowie einen Mittelwert des negativen Steuerstromes isp, avg« Dsr positivs SteuerStrom isp bzw . der negative Steuerstrom isn werden den
Gleichrichterströmen ip, in hinzugefügt bzw. von diesen abgezweigt. Mittels der Steuerströme isp, isn wird auf die Mittelwerte der Gleichrichterströme i ,avgf in, avg geregelt. Diese Stromform am gleichstromseitigen Ausgang 4 nach der Gleichrichtanordnung 1 ist optimal, um sinusförmige Phasenströme iu, iv, iw und einen konstanten Ausgangsstrom io zu erhalten und dabei Netzverzerrungen zu vermeiden. Die Gleichrichterströme ip, in zeigen gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 jedoch starke pulsförmige Anteile, welche gefiltert werden müssen, um einerseits einen Stromfluss (Kommutierung) zwischen den Halbleiterelementen zu ermöglichen und andererseits eine Ausbreitung im Netz zu verhindern. Deshalb sind Filterkondensatoren 12 vorgesehen, die die Pulse dämpfen und einen geglätteten Verlauf der Phasenströme iu, iv, iW( bei weiterhin pulsförmigen Zuschalten durch die IGBTs Sg+ , S g- , sicherstellen. Eine besonders bevorzugte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung mit Filterkondensatoren 12 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Filterkondensatoren 12 müssen sowohl hochfrequente Ströme aufgrund der Pulse von den Ausgangsleitungen PDC,NDC zu den Phasen ableiten, als auch zwischen den Ausgangsleitungen PDC,NDC hochfrequente Ströme zum Ausgleich vorsehen. Aufgrund der Anordnung sind gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 3 insgesamt drei Filterkondensatoren 12 vorgesehen.
In Fig. 4 ist nur ein Ausschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen GleichrichterSchaltung dargestellt. Die Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 mit Kopplungseinrichtung 13, wobei dabei die Übertragung der Injektionsleistung PUh3 vorgesehen ist. Die Leistungsübertragung erfolgt vorzugsweise mittels
Transformation von einer primären Wicklung 14, nämlich jener in welcher der Injektionsstrom ih3 fließt, zu einer sekundären Wicklung 15. Die sekundäre Wicklung 15 ist im Brückenzweig einer Vollbrücke 17 von steuerbaren Schaltelementen 10 am Ausgangsanschluss 8 parallel zur Zwischenkreiskapazität 7 vorgesehen. Die Verbindung der Vollbrücke 17 zum Ausgangsanschluss 8 bildet die Kopplungseinrichtung 13. Mittels an sich bekannter Ansteuerung der schaltbaren Steuerelemente 10 kann die transformierte Leistung vom Brückenzweig an den Ausgangsanschluss 8 abgeführt werden. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird mittels der beiden Wicklungen 14,15 sowohl der primärseitig mögliche Strom, also der Injektionsstrom ih3, mittels Ansteuerung der schaltbaren Steuerelemente 10 aktiv gesteuert, als auch die Injektionsleistung PUh3 von der primären Wicklung 14 zur sekundären Wicklung 15 übertragen. Durch geeignete Ansteuerung der Vollbrücke 17 kann der Injektionsstrom ih3 durch die Drossel 16 geführt und mit den Kopplungseinrichtung 13 auf die primäre Wicklungsseite 14 übertragen werden.
Die Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung einer Gleichrichterschaltung mit dreiphasiger
Gleichrichtanordnung . Dabei ist zu erwähnen, dass die mit einem X gekennzeichneten Blöcke einen Multiplikator darstellen. Es wird zunächst die Eingangsleistung PIN bestimmt, wobei eine direkte Messung der Eingangsleistung PIN an den Phasen oder eine Berechnung der Eingangsleistung PIN über die gemessenen Gleichrichterströme ip, in und dem eingestellten Injektionsstrom ih3 möglich ist. Über einen gemessenen Nennspannungseffektivwert UN,eff, welcher sich aus den einzelnen Nennspannungseffektivwerten UNI, eff, UN2, eff, UN3, eff der Zweige ergibt, am netzseitigen Eingang wird eine Konduktanz G der GleichrichterSchaltung gemäß Gl. 1 bestimmt. r —
^N eff + ^N2,eff +^N3reff ^N,effZ ( 1 )
Mittels einer positiven Gleichrichterspannung up, die an der positiven Ausgangsleitung PDC gegenüber einem Neutralpunkt des Netzes gemessen wird, wird ein Sollwert des positiven GleichrichterStromes ip* bestimmt. Bei der Regelung auf einen Sollwert des positiven Gleichrichterstromes ip* handelt es sich um einen Sollwert, der einem Mittelwert von pulsförmigen Anteilen des tatsächlichen positiven Gleichrichterstromes ip entspricht. Bei einem eingestellten Sollwert ip* würden sich somit keinerlei Netzverzerrungen am netzseitigen Eingang 3 ergeben und der positive Gleichrichterstrom ip wäre je nach Last 9 ausgelegt. Vom Sollwert des positiven GleichrichterStromes ip* wird ein genommener Messwert des positiven Gleichrichterstromes ip,meas abgezogen, wobei sich eine Regeldifferenz idiff ergibt. Um diese Regeldifferenz idiff auszugleichen wird der Injektionsstrom ih3 von der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 und den IGBTs Sg+,Sn- mittels einer Regeleinrichtung 11 geregelt. Die Regeleinrichtung 11 ist mit an sich bekannter Hard- und oder Software in jener Weise ausgeführt, dass der Injektionsstrom ih3 der aktiv steuerbaren Stromquelle 6 und die Schalt zustände der IGBTs Sg+, Sg_ eingestellt werden. Dabei wird die Regeldifferenz idiff ausgeglichen und ein geregelter Mittelwert des positiven GleichrichterStromes ip,avg ist auf der positiven Ausgangsleitung PDC . Ebenso kann die Regelung auf einen negativen Gleichrichterstrom in erfolgen, wobei sich bei Regelung eines Gleichrichterstromes ip, in der andere Gleichrichterström ip, in in Kombination mit dem Injektionsstrom ih3 aufgrund der Topologie der Gleichrichterschaltung ergibt.
Die Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung des Injektionsstromes ih3 · Dabei ist zu erwähnen, dass die mit einem X gekennzeichneten Blöcke einen Multiplikator darstellen. Es wird zu Beginn der Sollwert des Injektionsstromes ih3* mittels einer Multiplikation der Injektionsspannung Uh3 mit der Konduktanz G bestimmt, welcher anschließend mit dem Messwert des Injektionsstromes ih3,meas abgeglichen wird, wodurch die Regeldifferenz des Injektionsstromes ih3, <uff als Eingangsgröße für die Regeleinrichtung des Injektionsstromes llh3 ermittelt wird. Deren Ausgangsgröße den Injektionsstrom ih3 zur weiteren Verwendung gemäß obiger Erläuterung darstellt.
Es ist damit ersichtlich, dass eine Gleichrichterschaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung 1 sowie ein Verfahren zur Regelung einer Gleichrichterschaltung in jener Weise zur Verfügung gestellt wurde, dass geringe Netzrückwirkungen der Gleichrichterschaltung auftreten und die Gleichrichtung des Ausgangsstromes io bzw. der Ausgangsspannung optimal möglich ist sowie veränderliche Lasten 9 am Ausgang vorgesehen sein können ohne dabei Wirkungsgradverluste in Kauf nehmen zu müssen . Bezugs zeichenliste :
1 Gleiehrichtanordnung
2 Halbleiter entile
3 netzseitiger Eingang
4 gleichstromseitiger Ausgang
6 aktiv steuerbare Stromquelle
7 Zwischenkreiskapazität
8 Ausgangsanschluss
9 Last
10 schaltbare Steuerelemente
11 Regeleinrichtung
llh3 Regeleinrichtung des Injektionsstromes
12 Filterkondensator
13 Kopplungseinrichtung
14 primäre Wicklung
15 sekundäre Wicklung
16 Drossel
17 Vollbrücke
G Konduktanz (elektrischer Leitwert)
idiff Regeldifferenz
Ih3 Injektionsstrom
Ih3* Sollwert des Injektionsstromes
ih3,diff Regeldifferenz des Injektionsstromes
ih3,meas Messwert des Injektionsstromes
ip positiver Gleichrichterstrom
in negativer Gleichrichterstrom
ip* Sollwert des positiven Gleichrichterstromes ip,meas Messwert des positiven Gleichrichterstromes
Ip, avg Mittelwert des positiven Gleichrichterstromes
In, avg Mittelwert des negativen Gleichrichterstromes iu Phasenstrom
iv Phasenstrom
1w Phasenstrom
iL Drosselstrom
io Ausgangsstrom
Isp positiver Steuerstrom 1 sn negativer Steuerstrom
i s , avg Mittelwert des positiven Steuerstromes iSn, avg Mittelwert des negativen Steuerstromes
Lh3 Induktivität
NDC negative Ausgangsleitung
PDC positive Ausgangsleitung
PIN Eingangs leistung
Puh3 In jekt ionsleistung
Po(t) zeitlich veränderliche Leistung
S i Schaltelement
s2 Schaltelement
s3 Schaltelement
Sg + IGBT
Sg- IGBT
UN Nennspannung
UN,eff Nennspannungseffektivwert
UNi,eff Nennspannungseffektivwert im ersten Zweig
UN2,eff Nennspannungseffektivwert im zweiten Zweig
UN3,eff Nennspannungseffektivwert im dritten Zweig
Urec gleichgerichtete Spannung
Uh3 Injektionsspannung
Up positive Gleichrichterspannung

Claims

Patentansprüche :
1. GleichrichterSchaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung (1) von Halbleiterventilen (2), vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei die Gleichrichtanordnung (1) einen dreiphasigen netzseitigen Eingang (3) und einen gleichstromseit igen Ausgang (4) mit zwei Ausgangsleitungen (PDC,NDC) mit einem Ausgangsanschluss (8) für eine Last (9) aufweist sowie der netzseitige Eingang (3) mit einem dreiphasigen Drehstromnetz mit einer Nennspannung (UN) verbunden ist, wobei eine Verbindung zur pulsförmigen Übertragung von einem Injektionsstrom (ih3) vom netzseitigen Eingang (3) zum gleichstromseit igen Ausgang (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine aktiv steuerbare Stromquelle (6) angeordnet ist, die einerseits zu jeder Phase am netzseitigen Eingang (3) mit zumindest einem Schaltelement (Si,S2,S3) zuschaltbar ist und andererseits über schaltbare Steuerelemente (10) mit den gleichstromseit igen Ausgangsleitungen (PDC,NDC) verbunden ist .
2. GleichrichterSchaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zwischenkreiskapazität (7) parallel zum gleichstromseit igen Ausgangsanschluss (8) der Gleichrichterschaltung vorgesehen ist, sowie zumindest eine Drossel (16) an einer Verbindung von der Gleichrichtanordnung (1) zum Ausgangsanschluss (8) vorgesehen ist.
3. GleichrichterSchaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass schaltbare Steuerelemente (10), vorzugweise IGBTs, mit je einer der Ausgangsleitungen (PDC,NDC) des gleichstromseit igen Ausganges (4) verbunden sind, wobei die aktiv steuerbare Stromquelle (6) einerseits mit den schaltbaren Steuerelementen (2) verbunden ist und andererseits mit den Schaltelementen (Si, S2f S3) .
4. GleichrichterSchaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ausgangsanschluss (8) des gleichstromseitigen Ausganges (4) eine zeitlich veränderliche Last (9) vorgesehen ist, wobei eine Regeleinrichtung (11) zur lastabhängigen Regelung der aktiv steuerbaren Stromquelle (6) vorgesehen ist.
5. GleichrichterSchaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiv steuerbare Stromquelle (6) eine
Kopplungseinrichtung (13) aufweist, wobei mittels der Kopplungseinrichtung (13) eine Injektionsleistung (PUh3) der aktiv steuerbaren Stromquelle (6) an den Ausgangsanschluss (8) übertragbar ist.
6. GleichrichterSchaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kopplungseinrichtung (13) mittels einer primären Wicklung (14), durchflössen vom Injektionsstrom (ih3) , zu einer gekoppelten sekundären Wicklung (15) ausgeführt ist, wobei die sekundäre Wicklung (15) in einem Brückenzweig einer Vollbrücke (17) aus schaltbaren Steuerelementen (10), vorzugsweise IGBTs, vorgesehen ist und die Vollbrücke (17) parallel zu den Ausgangsanschlüssen (8) verbunden ist sowie zur sekundären Wicklung (15) eine in Serie geschaltete Induktivität (Lh3) am Brückenzweig vorgesehen ist.
7. GleichrichterSchaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der gleichstromseitigen Ausgangsleitungen (PDC,NDC) mittels zumindest eines Filterkondensators (12) mit zumindest einem der Schaltelemente (Si,S2,S3) verbunden ist .
8. GleichrichterSchaltung mit Gleichrichtanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Filterkondensatoren (12) mit den Schaltelementen (Si,S2,S3) verbunden sind, wobei ein dritter Filterkondensator (12) parallel zur Gleichrichtanordnung (1) geschaltet ist.
9. Verfahren zur Regelung einer GleichrichterSchaltung mit einer dreiphasigen Gleichrichtanordnung (1) von Halbleiterventilen (2), vorzugweise eine Brückengleichrichtanordnung von Dioden, wobei ein Injektionsstrom (ih3) von zumindest einer Phase am netzseitigen Eingang (3) dem gleichstromseit igen Ausgang (4) zugeführt wird sowie zumindest einer der beiden gleichstromseit igen Gleichrichterströme (ip,in) zumindest teilweise durch eine Drossel (16) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionsstrom (ih3) mit einer aktiv steuerbaren Stromquelle (6) in Abhängigkeit der Gleichrichterströme (ip,in) gebildet wird, indem der Injektionsstrom (ih3) im Wesentlichen dreiecksförmig gebildet wird und die gesperrten Anteile der Phasenströme mittels Regelung der aktiv steuerbaren Stromquelle (6) darstellt und der Injektionsstrom (ih3) über steuerbare Schaltelemente (2) den beiden Gleichrichterströmen (ip,in) in Pulsform zugeführt wird.
10. Verfahren zur Regelung einer GleichrichterSchaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der
Injektionsstrom (ih3) mit zumindest einem von drei Schaltelementen (Si,S2,S3) vom netzseitigen Eingang (3) zum gleichstromseit igen Ausgang (4) zugeschaltet wird, wobei die aktiv steuerbare Stromquelle (6) den Injektionsstrom (ih3) aktiv festlegt.
11. Verfahren zur Regelung einer GleichrichterSchaltung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionsstrom (ih3) in Abhängigkeit einer Eingangsleistung (PIN) am netzseitigen Eingang (3) der GleichrichterSchaltung geregelt wird.
12. Verfahren zur Regelung einer GleichrichterSchaltung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl ein negativer Gleichrichterstrom (in) als auch ein positiver Gleichrichterstrom (ip) am gleichstromseitigen Ausgang (4) der Gleichrichtanordnung (1) ermittelt wird, und die Regelung des Injektionsstromes (ih3) mit Hilfe der aus dem negativen Gleichrichterstrom (in) und dem positiven Gleichrichterström (ip) ermittelten Eingangsleistung (PIN) der GleichrichterSchaltung am netzseitigen Eingang (3) erfolgt .
13. Verfahren zur Regelung einer Stromquelle (6) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konduktanz (G) der GleichrichterSchaltung aus der Eingangsleistung (PIN) und dem Nennspannungseffektivwert
(UN,eff) berechnet wird, wobei die Konduktanz (G) mittels einer Multiplikation mit einer von der Nennspannung (UN) vorgegebenen positiven Gleichrichterspannung (up) den Sollwert des positiven Gleichrichterstromes (ip*) bestimmt und auf einen Sollwert des positiven Gleichrichterstromes
(ip*) mittels dem Steuerstrom (ih3) und den schaltbaren Steuerelementen (10) geregelt wird.
14. Verfahren zur Regelung einer GleichrichterSchaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Injektionsleistung (PUh3) der aktiv steuerbaren Stromquelle (6) an den Ausgangsanschluss (8) übertragen wird .
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