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DE3539027A1 - Control method and a circuit arrangement for a rectifier - Google Patents

Control method and a circuit arrangement for a rectifier

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Publication number
DE3539027A1
DE3539027A1 DE19853539027 DE3539027A DE3539027A1 DE 3539027 A1 DE3539027 A1 DE 3539027A1 DE 19853539027 DE19853539027 DE 19853539027 DE 3539027 A DE3539027 A DE 3539027A DE 3539027 A1 DE3539027 A1 DE 3539027A1
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DE
Germany
Prior art keywords
rectifier
electronically controllable
circuit arrangement
switch
arrangement according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19853539027
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German (de)
Inventor
Lutz Dipl Ing Bergmann
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ABB AG Germany
Original Assignee
Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri AG Germany
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Publication date
Application filed by Brown Boveri und Cie AG Germany, BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical Brown Boveri und Cie AG Germany
Priority to DE19853539027 priority Critical patent/DE3539027A1/en
Publication of DE3539027A1 publication Critical patent/DE3539027A1/en
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Abstract

In the case of this rectifier, an electronically controllable switch (S1...S6) is connected in parallel with each diode (V1...V6). The switched-on phases of the electronically controllable switches are controlled in synchronism with the conducting phases of the associated line-commutated diodes. In consequence, the rectifier is conductive in a bidirectional manner for both current directions and is nevertheless of the line-commutated, uncontrolled type. The switching-on information items for the electronically controllable switches are derived from the currents of an auxiliary rectifier which is connected in parallel with the main rectifier to the AC voltage network. The bidirectional rectifier is preferably suitable for supplying a drive converter from an AC network, it being possible for the drive to drive and brake. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens für einen Gleichrichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a control method and a circuit arrangement for performing the method for a rectifier according to the preamble of claim 1.

Ein solches Steuerverfahren und eine solche Schaltungsanordnung für einen Gleichrichter sind aus der DE-PS 22 17 023 bekannt. Dort wird eine Speiseschaltung für einen von einer ein- oder mehrphasigen Wechselstromquelle gespeisten Gleichstromverbraucher mit veränderbarem Strom beschrieben, bei der jeder an einem Netztransformator liegenden Diode eines Vollwellengleichrichters ein zwangslöschbares Ventil antiparallel geschaltet ist. Dabei sind Einrichtungen (Stromwandler zur Erfassung des Netzstromistwertes, Stromregler, Steuersatz) vorhanden, mittels derer die Zünd- und Löschzeitpunkte der Ventile in Abhängigkeit von Meßgrößen der Anordnung verstellbar sind. Such a control method and such a circuit arrangement for a rectifier are from DE-PS 22 17 023 known. There is a supply circuit for one from a single or multi-phase AC source fed DC consumers with changeable Electricity described, each with a mains transformer lying diode of a full wave rectifier Forcibly erasable valve is connected in anti-parallel. Devices (current transformers for recording the Mains current actual values, current regulator, tax rate) available, by means of which the ignition and extinguishing times of the valves adjustable depending on the measured variables of the arrangement are.  

Diese unter der Bezeichnung "Vierquadrantensteller" bekannte Schaltung eignet sich insbesondere zur Speisung eines Gleichspannungszwichenkreises aus einem Wechselstromkreis. Dem Gleichspannungszwischenkreis ist vorzugsweise ein Pulswechselrichter zur Versorgung eines Drehstromantriebes nachgeschaltet. Die momentane Leistungsdifferenz zwischen dem pulsierenden Leistungsangebot (Netz) und der kontinuierlichen Leistungsabnahme (Antrieb) wird mit Hilfe einer LC-Kombination (Saugkreis) ausgeglichen, welche an den Zwischenkreis zwischen Vierquadrantensteller und Wechselrichter angeschlossen ist. Damit wird dem speisenden Netz rein sinusförmiger Strom entnommen. Es ist ein Stromfluß in beiden Richtungen möglich.This known under the name "four quadrant plate" Circuit is particularly suitable for feeding a DC voltage intermediate circuit from an AC circuit. The DC link is preferred a pulse inverter to supply a Three-phase drive downstream. The current performance difference between the pulsating range of services (Network) and the continuous decrease in performance (Drive) using an LC combination (suction circuit) balanced, which is between the intermediate circuit Four-quadrant controller and inverter connected is. This makes the feeding network purely sinusoidal Electricity drawn. There is a current flow in possible in both directions.

Beim Vierquadrantensteller muß jedoch in nachteiliger Weise eine sehr aufwendige Steuer- und Regelelektronik eingesetzt werden. Zudem sind spezielle Leistungsfilter in den Netzzuleitungen erforderlich, da die zwangslöschbaren Ventile mit hoher Frequenz und mit steilen Flanken schalten.The four-quadrant controller must, however, be disadvantageous Way a very complex control and regulating electronics be used. There are also special performance filters required in the mains supply lines because the positively erasable Valves with high frequency and with steep edges switch.

In der Antriebstechnik besteht vielfach die Forderung nach einem sehr einfach aufgebauten, netzgeführten, ungesteuerten Gleichrichter zur Speisung des Gleichspannungszwischenkreises eines Antriebsumrichters aus dem Dreiphasennetz, wobei die Forderung, dem Netz einen möglichst sinusförmigen Strom zu entnehmen bzw. zuzuführen, nicht von Bedeutung ist. Da der vom Umrichter mit variabler Dreiphasenspannung und variabler Frequenz versorgte Drehstrommotor nicht nur treiben, sondern auch bremsen soll, muß jedoch ein Stromfluß in beiden Richtungen möglich sein. There is often a requirement in drive technology for a very simple, network-guided, uncontrolled Rectifier for feeding the DC link a drive converter from the Three-phase network, with the requirement that the network be one if possible extracting or supplying sinusoidal current, doesn't matter. Because of the variable frequency converter Three-phase voltage and variable frequency supplied Not only drive three-phase motors, they also brake however, current must flow in both directions be.  

Beim Bremsbetrieb fließt Energie vom Motor über den Umrichter in den Gleichstromzwischenkreis und von dort ins Netz. Dies ist bei ungesteuerten Gleichrichtern, die nur Dioden enthalten, nicht möglich. Deshalb müssen in Antriebsumrichtern mit Diodenbrücken im Netzeingang elektronisch schaltbare Bremswiderstände angeordnet sein, die die anfallende Bremsenergie in Wärme umsetzen.When braking, energy flows from the motor via the converter into the DC link and from there to Network. This is the case with uncontrolled rectifiers Diodes included, not possible. Therefore, in drive inverters with diode bridges in the mains input electronically switchable braking resistors can be arranged, that convert the braking energy into heat.

Soll die Bremsenergie jedoch in das Netz zurückgespeist werden, so benötigt man einen zweiten Gleichrichter mit steuerbaren Ventilen für die zweite Stromrichtung. Dabei können nicht abschaltbare Ventile, z. B. Thyristoren, oder abschaltbare Ventile, z. B. Transistoren, eingesetzt werden. Wird einem Gleichrichter mit sechs Dioden in Drehstrombrückenschaltung für die erste Stromrichtung eine Drehstrombrücke mit Thyristoren für die zweite Stromrichtung zugeordnet, so benötigt man neben einem aufwendigen Steuersatz, der sechs Zündimpulse pro Netzperiode mit einem Zündverzögerungswinkel von 150° liefert, eine oder zwei Kreisstromdrosseln und einen Trenn- oder Spartransformator. Die Kreisstromdrosseln müssen die momentanen Spannungsdifferenzen zwischen den beiden Gleichspannungen von Diodenbrücke und Thyristorbrücke aufnehmen und der Transformator muß den Spannungsverlust ausgleichen, der sich aus dem Zündverzögerungswinkel von 150° ergibt.However, the braking energy should be fed back into the network a second rectifier is required controllable valves for the second flow direction. Here valves that cannot be switched off, e.g. B. thyristors, or switchable valves, e.g. B. transistors used will. Is a rectifier with six diodes in Three-phase bridge circuit for the first current direction a three-phase bridge with thyristors for the second Assigned current direction, so you need next to one elaborate tax rate, the six ignition pulses per network period with an ignition delay angle of 150 °, one or two circuit current chokes and an isolating or autotransformer. The circuit current chokes must the current voltage differences between the two DC voltages from diode bridge and thyristor bridge and the transformer must absorb the voltage loss compensate, which results from the ignition delay angle of 150 ° results.

Soll der beträchtliche Aufwand an induktiven Leistungskomponenten vermieden werden, so muß man auf die einfache Diodenbrücke für die erste Stromrichtung verzichten und stattdessen zwei antiparallele thyristorisierte Brückenschaltungen einsetzen, für jede Stromrichtung eine. Dies hat neben dem Aufwand für die komplizierte Steuer- und Regeleinrichtung zur Erzeugung der Zündimpulse den schwerwiegenden Nachteil, daß die Zwischenkreisgleichspannung nicht so groß sein kann wie bei einem ungesteuerten Gleichrichter.Should the considerable effort in inductive power components to be avoided, you have to be on the simple one Avoid diode bridge for the first current direction and instead two anti-parallel thyristorized Use bridge circuits for every current direction a. In addition to the hassle for the complicated  Control and regulating device for generating the ignition pulses the serious disadvantage that the DC link voltage cannot be as big as in an uncontrolled rectifier.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerverfahren und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens für einen Gleichrichter der eingangs genannten Art anzugeben, der einen Stromfluß in beiden Richtungen ermöglicht und trotzdem vom netzgeführten und ungesteuerten Typ ist.The invention has for its object a control method and a circuit arrangement for performing the Method for a rectifier of the aforementioned Specify a current flow in both directions enabled and still from the network-led and uncontrolled type.

Diese Aufgabe wird für das Steuerverfahren durch die im Anspruch 1 und für die Schaltungsanordnung durch die im Anspruch 3 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This task is for the tax procedure by the in Claim 1 and for the circuit arrangement by the im Characteristic characterized 3 solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß der Gleichrichter keine aufwendige Steuer- und Regelelektronik benötigt. Das Steuerverfahren und die Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Steuerverfahrens sind vielmehr sehr einfach. Obwohl der Gleichrichter mit abschaltbaren Ventilen arbeitet, ist die Gleichspannung so hoch wie bei einem ungesteuerten Gleichrichter. Die abschaltbaren Ventile schalten nur mit Netzfrequenz und nach dem Abschalten steigt an ihnen die Spannung nur langsam an. Deshalb sind GTO-Thyristoren als elektronisch steuerbare Schalter besonders gut geeignet.The advantages that can be achieved with the invention are in particular in that the rectifier is not expensive Control and regulating electronics required. The tax procedure and the circuitry for performing this Rather, tax procedures are very simple. Although the Rectifier works with valves that can be switched off the DC voltage as high as an uncontrolled one Rectifier. The switchable valves only switch with mains frequency and after switching off increases on them the tension only slowly. That is why GTO thyristors particularly good as an electronically controllable switch suitable.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims marked.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. The invention is described below with reference to the drawings illustrated embodiments explained.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 den Schaltungsaufbau des bidirektionalen Gleichrichters mit zugehöriger Steuereinheit, Fig. 1 shows the circuit construction of the bidirectional rectifier with associated control unit,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der interessierenden Spannungen und Signale und Fig. 2 shows the time course of the voltages and signals of interest and

Fig. 3 bis 6 verschiedene Varianten elektronisch steuerbarer Schalter. Fig. 3 electronically controllable to 6 different variants switch.

In Fig. 1 ist der Schaltungsaufbau des bidirektionalen Gleichrichters mit zugehöriger Steuereinheit dargestellt. Man erkennt drei Netzwechselspannungsanschlüsse 1, 2, 3 zum Anschluß eines dreiphasigen Wechselspannungssystems (Drehstromnetz). Die an den Anschlüssen 1, 2, 3 anstehenden Netzwechselspannungen sind mit U 1, U 2, U 3 bezeichnet. Mit den drei Anschlüssen 1, 2, 3 ist eine kapazitive Netzbeschaltung 4 verbunden, die aus drei Kondensatoren in Stern- oder Dreieckschaltung besteht.In Fig. 1, the circuit construction of the bidirectional rectifier is shown with associated control unit. One recognizes three mains alternating voltage connections 1, 2, 3 for connecting a three-phase alternating voltage system (three-phase mains). The mains alternating voltages present at the connections 1, 2, 3 are designated U 1 , U 2 , U 3 . A capacitive network circuit 4 is connected to the three connections 1, 2, 3 and consists of three capacitors in star or delta connection.

Die drei Anschlüsse 1, 2, 3 sind mit den wechselspannungsseitigen Anschlüssen des netzgeführten, bidirektionalen Gleichrichters 5 verbunden. Der in allgemein bekannter Drehstrombrückenschaltung aufgebaute Gleichrichter 5 weist sechs Hauptdioden V 1. . .V 6 auf. Als Gleichspannungsanschlüsse des Gleichrichters 5 sind ein Pluspol 6 und ein Minuspol 7 vorgesehen. Zwischen den beiden Polen 6, 7 liegt die ungesteuerte Gleichspannung U DC . Mit den Polen 6, 7 ist ein nicht dargestellter Gleichspannungsverbraucher verbunden, z. B. ein Gleichspannungszwischenkreis eines nachgeschalteten Antriebsumrichters. Über die Pole 6, 7 kann Gleichstrom +I, -I in beiden RIchtungen fließen.The three connections 1, 2, 3 are connected to the connections on the AC voltage side of the line-guided, bidirectional rectifier 5 . The rectifier 5 , which is constructed in a generally known three-phase bridge circuit, has six main diodes V 1 . . . V 6 on. A positive pole 6 and a negative pole 7 are provided as DC voltage connections of the rectifier 5 . The uncontrolled direct voltage U DC lies between the two poles 6, 7 . With the poles 6, 7 , a DC voltage consumer, not shown, is connected, for. B. a DC voltage intermediate circuit of a downstream drive converter. Direct current + I , - I can flow in both directions via the poles 6, 7 .

Zur Ermöglichung eines Gleichstromes +I, -I in beiden Richtungen in jedem der sechs Brückenzweige ist jeder Hauptdiode V 1. . .V 6 des Gleichrichters 5 ein elektronisch steuerbarer Schalter S 1. . .S 6 parallelgeschaltet. Zur Ansteuerung dieses Schalters S 1. . .S 6 ist eine zentrale Steuereinheit 8 vorgesehen.To enable a direct current + I , - I in both directions in each of the six bridge branches, each main diode is V 1 . . . V 6 of the rectifier 5 is an electronically controllable switch S 1 . . . S 6 connected in parallel. To control this switch S 1 . . . S 6 , a central control unit 8 is provided.

Die Steuereinheit 8 weist einen Hilfsgleichrichter auf, bestehend aus sechs Hilfsdioden V 11. .V 66 in allgemein bekannter Drehstrombrückenschaltung. Die wechselspannungsseitigen Anschlüsse des Hilfsgleichrichters sind direkt mit den drei Netzwechselspannungsanschlüssen 1, 2, 3 verbunden. Die gleichspannungsseitigen Anschlüsse des Hilfsgleichrichters sind über einen hochohmigen Bürdenwiderstand RB miteinander verbunden. Der durch den Bürdenwiderstand RB fließende Bürdenstrom ist mit I RB bezeichnet.The control unit 8 has an auxiliary rectifier, consisting of six auxiliary diodes V 11 . . V 66 in a well-known three-phase bridge circuit. The AC voltage connections of the auxiliary rectifier are connected directly to the three AC voltage connections 1, 2, 3 . The DC-side connections of the auxiliary rectifier are connected to one another via a high-impedance load resistor RB . The burden current flowing through the burden resistor RB is designated I RB .

Zwischen jeder Hilfsdiode V 11. . .V 66 und dem zugeordneten gleichspannungsseitigen Anschluß des Hilfsgleichrichters ist jeweils ein Optokoppler K 1. . .K 6 mit einer Leuchtdiode geschaltet. Der jedem Optokoppler K 1. .K 6 eigene, von der zugehörigen Leuchtdiode angesteuerte Fototransistor ist mit einem jeweils nachgeschalteten Verstärker A 1. . .- A 6 verbunden. Die Verstärker A 1. . .A 6 geben dabei in Abhängigkeit der Licht emittierenden Leuchtdiode jeweils Einschaltsignale E 1. . .E 6 an die elektronisch steuerbaren Schalter S 1. . .S 6 ab.Between each auxiliary diode V 11 . . . V 66 and the associated DC-side connection of the auxiliary rectifier is an optocoupler K 1 . . . K 6 switched with a light emitting diode. Each optocoupler K 1 . . K 6 has its own phototransistor, controlled by the associated light-emitting diode, with an amplifier A 1 connected downstream. . .- A 6 connected. The amplifiers A 1 . . . A 6 give switch-on signals E 1 depending on the light-emitting light-emitting diode. . . E 6 to the electronically controllable switches S 1 . . . S 6 from.

Der ohmsche Widerstandswert des Bürdenwiderstandes RB ist so bemessen, daß der sich im Leitzustand der Hilfsdioden V 1. . .V 66 einstellende Bürdenstrom I RB einen für die Leuchtdioden der Optokoppler K 1. .K 6 geeigneten kleinen Wert erreicht (z. B. 10 mA), jedoch nicht lückt.The ohmic resistance value of the burden resistor RB is dimensioned such that the auxiliary diodes V 1 are in the conductive state. . . V 66 adjusting load current I RB one for the light-emitting diodes of the optocouplers K 1 . . K 6 reaches a suitable small value (e.g. 10 mA), but does not fail.

Formal gleicht der Schaltungsaubau des bidirektionalen Gleichrichters dem aus der eingangs erwähnten DE-PS 22 17 23 bekannten Vierquadrantensteller in dreiphasiger Ausführung, wie er für Antriebszwecke, z. B. zur Speisung eines Drehstrommotors über einen Gleichspannungszwischenkreis und zur Speisung des Gleichspannungszwischenkreises aus einem Wechselspannungsnetz bei sinusförmigem Netzstrom eingesetzt wird. Jedoch ist im bekannten Fall die Schaltfrequenz der elektronisch steuerbaren Schalter hoch und die Impedanz an den drei Netzwechselspannungsanschlüssen muß induktiv sein. Im vorliegenden Fall ist die Impedanz jedoch kapazitiv und die Schaltfrequenz der elektronisch steuerbaren Schalter S 1. . .S 6 ist niedrig (Netzfrequenz). Die Anforderungen an die Ausschaltfähigkeit der elektronisch steuerbaren Schalter sind daher besonders gering.Formally, the circuit construction of the bidirectional rectifier is similar to the four-quadrant actuator known from the aforementioned DE-PS 22 17 23 in a three-phase version, as used for drive purposes, for. B. is used to feed a three-phase motor via a DC voltage intermediate circuit and to supply the DC voltage intermediate circuit from an AC voltage network with sinusoidal mains current. However, in the known case, the switching frequency of the electronically controllable switches is high and the impedance at the three AC voltage connections must be inductive. In the present case, however, the impedance is capacitive and the switching frequency of the electronically controllable switch S 1 . . . S 6 is low (grid frequency). The requirements for the switch-off capability of the electronically controllable switches are therefore particularly low.

Die kapazitive Netzbeschaltung dient dazu, die beim Schalten der elektronisch steuerbaren Schalter S 1. .S 6 auftretenden Spannungsspitzen herabzusetzen bzw. zu verhindern.The capacitive mains circuit is used to switch the electronically controllable switches S 1 . . S 6 to reduce or prevent occurring voltage peaks.

In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf der interessierenden Spannungen dargestellt. Es sind drei jeweils um 120° el versetzten Netzwechselspannungen U 1, U 2, U 3 sowie die sechs Einschaltsignale E 1. . .E 6 gezeigt.In FIG. 2, the time course of interest voltages is illustrated. There are three mains alternating voltages U 1 , U 2 , U 3, each offset by 120 ° el, and the six switch-on signals E 1 . . . E 6 shown.

Es ist ersichtlich, daß die Hilfsdioden V 11. . .V 66 jeweils während 120° el einer 360° el dauernden Netzperiode leitend sind, und zwar synchron zu den entsprechenden Hauptdioden V 1. . .V 6. Die jeweils während eines Bereiches von 120° el fließenden Ströme über die Hilfsdioden V 11. . .V 66 beinhalten daher die Einschaltinformationen für die elektronisch steuerbaren Schalter S 1. . .S 6. Die Bezifferung V 1. . .V 6 bzw. V 11. . .V 66 gibt dabei die Reihenfolge des Stromflußbeginns an.It can be seen that the auxiliary diodes V 11th . . V 66 are each conductive during 120 ° el of a 360 ° el network period, in synchronism with the corresponding main diodes V 1 . . . V 6 . The currents flowing through the auxiliary diodes V 11 in each case over a range of 120 ° el. . . V 66 therefore contain the switch-on information for the electronically controllable switches S 1 . . . S 6 . The number V 1 . . . V 6 or V 11 . . . V 66 specifies the order in which the current flow begins.

Da die Ströme in den Hilfsdioden V 11. .V 66 jeweils auch durch die Leuchtdioden in den zugeordneten Optokopplern K 1. . .K 6 fließen und diese zur Lichtemission anregen, stehen an den Ausgängen der Optokoppler K 1. . .K 6 die 120° "langen" Einschaltinformation für die elektronisch steuerbaren Schalter S 1. . .S 6 potentialgetrennt zur Verfügung. Die Verstärker A 1. .A 6 verstärken diese Signale und geben entsprechende Einschaltsignale E 1. . .E 6 an die elektronisch steuerbaren Schalter S 1. . .S 6 ab. Weist das Einschaltsignal E 1. . .E 6 den logischen Wert "1" auf, so wird der zugehörige elektronisch steuerbare Schalter S 1. . .S 6 geschlossen. Weist das Einschaltsignal E 1. . .E 6 den logischen Wert "0" auf, so wird der zugehörige elektronisch steuerbare Schalter S 1. . .S 6 geöffnet.Since the currents in the auxiliary diodes V 11 . . V 66 also through the LEDs in the assigned optocouplers K 1 . . . K 6 flow and excite them to emit light are at the outputs of the optocouplers K 1 . . . K 6 the 120 ° "long" switch-on information for the electronically controllable switches S 1 . . . S 6 isolated available. The amplifiers A 1 . . A 6 amplify these signals and give corresponding switch-on signals E 1 . . . E 6 to the electronically controllable switches S 1 . . . S 6 from. Has the switch-on signal E 1 . . . E 6 has the logical value "1", the associated electronically controllable switch S 1 . . . S 6 closed. Has the switch-on signal E 1 . . . E 6 has the logical value "0", the associated electronically controllable switch S 1 . . . S 6 open.

Die Einschaltbefehle E 1. .E 6 für jeden der sechs elektronisch steuerbaren Schalter S 1. . .S 6 decken sich demnach mit den vom Netz geführten Leitdauern der jeweilig parallelen Hauptdioden V 1. . .V 6, wie sie sich bei nichtlückendem Gleichstrom mit der Energieflußrichtung vom Netz zum Gleichspannungsverbraucher ergeben.The switch-on commands E 1 . . E 6 for each of the six electronically controllable switches S 1 . . . S 6 thus coincide with the lead times of the respective parallel main diodes V 1, which are carried by the network. . . V 6 , as they arise in the case of non-gaping direct current with the direction of energy flow from the network to the direct voltage consumer.

Somit führt das Netz indirekt die Leitphasen der elektronisch steuerbaren Schalter S 1. . .S 6 und direkt die Leitphasen der Hauptdioden V 1. . .V 6. Der bidirektoniale Gleichrichter 5 ist daher trotz der elektronisch ein- und ausschaltbaren Schalter S 1. . .S 6 ein ungesteuerter Typ, d. h. die Gleichspannung ist nicht veränderbar und es gilt bei der Drehstrombrückenschaltung die bekannte feste Beziehung U DC = 1,35 U AC (U AC = Phasenspannung).The network thus indirectly leads the leading phases of the electronically controllable switches S 1 . . . S 6 and directly the leading phases of the main diodes V 1 . . . V 6 . The bidirectional rectifier 5 is therefore despite the switch S 1 that can be switched on and off electronically. . . S 6 is an uncontrolled type, ie the DC voltage cannot be changed and the known fixed relationship U DC = 1.35 U AC ( U AC = phase voltage) applies to the three-phase bridge circuit.

Im einzelnen gilt für die Spannungen und Signale folgendes:
Im Bereich 0° ωτ 120° el befinden sich u. a. die Dioden V 1 und V 11 im Leitzustand. Der über die Hilfsdiode V 11 und die Leuchtdiode des Optokopplers A 1 fließende Bürdenstrom I RB hat ein entsprechendes Einschaltsignal E 1 = "1" am Ausgang des Verstärkers A 1 zur Folge, wodurch der elektronisch steuerbare Schalter S 1 geschlossen wird.The following applies to the voltages and signals:
In the range 0 ° ωτ 120 ° el, the diodes V 1 and V 11 are in the conducting state. The burden current I RB flowing via the auxiliary diode V 11 and the light-emitting diode of the optocoupler A 1 results in a corresponding switch-on signal E 1 = "1" at the output of the amplifier A 1, as a result of which the electronically controllable switch S 1 is closed.

Im Bereich 60° ωτ 180° el befinden sich u. a. die Dioden V 2 und V 22 im Leitzustand. Folglich weist das Einschaltsignal E 2 den logischen Wert "1" auf, wodurch der elektronisch steuerbare Schalter S 2 geschlossen wird. Im Bereich 120° ωτ 240° befinden sich u. a. die Dioden V 3 und V 33 im Leitzustand, das Einschaltsignal E 3 = "1" und der Schalter S 3 ist geschlossen. Im Bereich 180° ωτ 300°el leiten u. a. die Dioden V 4 und V 44. das Einschaltsignal E 4 = "1" und der Schalter S 4 ist geschlossen. Im Bereich 240° ωτ 360°el leiten u. a. die Dioden V 5 und V 55, das Einschaltsignal E 5 = "1" und der Schalter S 5 ist geschlossen. Im Bereich 300° ωτ 60° befinden sich u. a. die Dioden V 6 und V 66 im Leitzustand, das Einschaltsignal E 6 = "1" und der Schalter S 6 ist geschlossen.In the range 60 ° ωτ 180 ° el, the diodes V 2 and V 22 are in the conducting state. Consequently, the switch-on signal E 2 has the logic value "1", as a result of which the electronically controllable switch S 2 is closed. In the range 120 ° ωτ 240 °, the diodes V 3 and V 33 are in the conducting state, the switch-on signal E 3 = "1" and the switch S 3 is closed. The diodes V 4 and V 44 conduct in the range 180 ° ωτ 300 ° el. the switch-on signal E 4 = "1" and the switch S 4 is closed. In the range 240 ° ωτ 360 ° el conduct, among other things, the diodes V 5 and V 55 , the switch-on signal E 5 = "1" and the switch S 5 is closed. In the range 300 ° ωτ 60 °, the diodes V 6 and V 66 are in the leading state, the switch-on signal E 6 = "1" and the switch S 6 is closed.

Zur Detektierung der Ströme in den Hilfsdioden V 11 bis V 66 sind Optokoppler wegen ihrer Einfachheit besonders vorteilhaft. Andere Stromsensoren mit Potentialtrennung sind jedoch ebenfalls einsetzbar. In die direkte Verbindung zwischen den Netzwechselspannungsanschlüssen 1, 2, 3 und dem Hilfsgleichrichter der Steuereinheit 8 kann auch ein Anpaßtransformator eingefügt werden, der jedoch keine Phasenschwenkung bewirken darf. Ein eingefügter Transformator oder eine andere Stromauswertung haben jedoch keinen Einfluß auf das Steuerprinzip an sich.For the detection of the currents in the auxiliary diodes V 11 to V 66 , optocouplers are particularly advantageous because of their simplicity. However, other current sensors with potential isolation can also be used. A matching transformer can also be inserted into the direct connection between the AC line voltage connections 1, 2, 3 and the auxiliary rectifier of the control unit 8 , but this must not cause a phase shift. However, an inserted transformer or other current evaluation have no influence on the control principle itself.

Ebenso ist der Typ des zum Einsatz gelangenden elektronisch steuerbaren Schalters S 1. . .S 6 ohne Einfluß auf das Steuerprinzip an sich. In den Fig. 3 bis 6 sind verschiedene Varianten elektronisch steuerbarer Schalter dargestellt. The type of electronically controllable switch S 1 used is also . . . S 6 without influence on the tax principle itself. In FIGS. 3 to 6 different variants electronically controllable switches are shown.

Gemäß Fig. 3 kann ein Feldeffekttransistor 9 für einen elektronisch steuerbaren Schalter S 1. . .S 6 mit parallel geschalteter Hauptdiode V 1. . .V 6 eingesetzt werden. Die parasitäre interne Diode des Feldeffekttransistors 9 ersetzt dabei die Hauptdiode V 1. .V 6 und kann für die erste Stromrichtung +I benutzt werden, während die Transistorfunktion, d. h. die Ansteuerung der Steuerelektrode mittels Einschaltsignal, für die zweite Stromrichtung -I zum Tragen kommt.Referring to FIG. 3, a field effect transistor 9 for an electronically controllable switch S1. . . S 6 with main diode V 1 connected in parallel. . . V 6 can be used. The parasitic internal diode of the field effect transistor 9 replaces the main diode V 1 . . V 6 and can be used for the first current direction + I , while the transistor function, ie the control of the control electrode by means of a switch-on signal, is used for the second current direction - I.

Gemäß Fig. 4 kann auch ein Darlington-Transistor 10 für einen elektronisch steuerbaren Schalter S 1. . .S 6 mit parallel geschalteter Hauptdiode V 1. . .V 6 eingesetzt werden. Auch hierbei ersetzt die interne parasitäre Diode des Darlington-Transistors 10 die Hauptdiode V 1. .V 6 und wird für die erste Stromrichtung +I benutzt, während die eigentliche Transistorfunktion für die zweite Stromrichtung -I zum Tragen kommt.According to FIG. 4, a Darlington transistor 10 can for an electronically controllable switch S1. . . S 6 with main diode V 1 connected in parallel. . . V 6 can be used. Here, too, the internal parasitic diode of the Darlington transistor 10 replaces the main diode V 1 . . V 6 and is used for the first current direction + I , while the actual transistor function for the second current direction - I comes into play.

Gemäß Fig. 5 kann ein bipolarer Transistor 11 als elektronisch steuerbarer Schalter V 1. . .V 6 eingesetzt werden, wobei bei dieser Variante jedoch jeweils eine eigene, parallel zum Transistor 11 angeordnete Hauptdiode V 1. . .V 6 notwendig ist.Referring to FIG. 5, a bipolar transistor 11 can be an electronically controllable switch V1. . . V 6 are used, but in this variant each has its own main diode V 1 arranged in parallel with transistor 11 . . . V 6 is necessary.

Gemäß Fig. 6 kann ein GTO-Thyristor 12 (GTO = gate turn off) als elektronisch steuerbarer Schalter V 1. . .V 6 eingesetzt werden. Auch bei dieser Variante ist jeweils eine eigene Hauptdiode V 1. . . .V 6 parallel zum GTO-Thyristor 12 zu schalten.Referring to FIG. 6, a GTO thyristor 12 (GTO = gate turn off) as an electronically controllable switch V1. . . V 6 can be used. This variant also has its own main diode V 1 . . . . V 6 to be connected in parallel to the GTO thyristor 12 .

Der bidirektionale Gleichrichter 5 ist zwar vorzugsweise, wie beschrieben, als Drehstrombrückenschaltung aufgebaut, er ist jedoch auch in allen anderen allgemein bekannten Stromrichterschaltungen, wie Sternschaltung oder Mittelpunktschaltung ausführbar. Neben der beschriebenen dreiphasigen Ausführungsform ist auch die ein- bzw. zweiphasige oder beliebig mehrphasige Ausführungsform einsetzbar. Bei allen verschiedenen Ausführungsvarianten ist wesentlich, daß der Hilfsgleichrichter der Steuereinheit vom gleichen Typ und gleicher Aufbauart wie der Hauptgleichrichter ist, um stets ein getreues Abbild der Leitphasen der Hauptdioden zu erhalten.Although the bidirectional rectifier 5 is preferably constructed as a three-phase bridge circuit, as described, it can also be implemented in all other generally known converter circuits, such as a star circuit or a center circuit. In addition to the three-phase embodiment described, the single- or two-phase or any multi-phase embodiment can also be used. In all of the different design variants, it is essential that the auxiliary rectifier of the control unit be of the same type and construction as the main rectifier, in order to always obtain a true image of the leading phases of the main diodes.

Claims (13)

1. Steuerverfahren für einen an einem Wechselspannungsnetz liegenden Gleichrichter, der für jede Spannungsphase mindestens eine Diode mit hierzu parallel geschaltetem elektronisch steuerbarem Schalter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltphasen jedes elektronisch steuerbaren Schalters synchron zu den Leitphasen der zugeordneten, netzgeführten Diode gesteuert werden.1. Control method for a rectifier connected to an AC voltage network, which has at least one diode with an electronically controllable switch connected in parallel for each voltage phase, characterized in that the switch-on phases of each electronically controllable switch are controlled synchronously with the leading phases of the assigned, network-guided diode. 2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltphasen der elektronisch steuerbaren Schalter aus den Strömen eines parallel zum Gleichrichter liegenden Hilfsgleichrichters abgeleitet werden.2. Control method according to claim 1, characterized in that the switch-on phases of the electronically controllable Switch from the currents of a parallel to the Rectifier auxiliary rectifier derived will. 3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Steuerverfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung der Einschaltphasen der elektronisch steuerbaren Schalter (S 1. . .S 6) dienende, am Wechselspannungsnetz angeschlossene Hilfsgleichrichter (V 11. . . .V 66) gleichspannungsseitig mit einem hochohmigen Bürdenwiderstand (RB) abgeschlossen ist und in Reihe zu jeder seiner Hilfsdioden (V 11. . .V 66) ein zur Ansteuerung eines elektronisch steuerbaren Schalters dienender Stromsensor angeordnet ist.3. A circuit arrangement for carrying out the control method according to claims 1 or 2, characterized in that the for generating the switch-on phases of the electronically controllable switches (S 1... S 6) serving, connected to the alternating voltage mains auxiliary rectifier (V11.... V 66 ) is terminated on the DC voltage side with a high-impedance load resistor ( RB ) and a current sensor for controlling an electronically controllable switch is arranged in series with each of its auxiliary diodes ( V 11 ... V 66 ). 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgleichrichter über einen Transformer am Wechselspannungsnetz angeschlossen ist. 4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized characterized in that the auxiliary rectifier via a Transformer is connected to the AC network.   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromsensor ein Optokoppler (K 1. . .K 6) mit nachgeschaltetem Verstärker (A 1. . .A 6) eingesetzt wird.5. A circuit arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that an optocoupler ( K 1 ... K 6 ) with a downstream amplifier ( A 1 ... A 6 ) is used as the current sensor. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feldeffekttransistor (9) als elektronisch steuerbarer Schalter (S 1. . .S 6) mit paralleler Diode (V 1. . .V 6) eingesetzt wird.6. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that a field effect transistor ( 9 ) is used as an electronically controllable switch ( S 1 ... S 6 ) with a parallel diode ( V 1 ... V 6 ). 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Darlington-Transistor (10) als elektronisch steuerbarer Schalter (S 1. . .S 6) mit paralleler Diode (V 1. . .V 6) eingesetzt wird.7. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that a Darlington transistor ( 10 ) is used as an electronically controllable switch ( S 1 ... S 6 ) with a parallel diode ( V 1 ... V 6 ). 8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein bipolarer Transistor als elektronisch steuerbarer Schalter (S 1. . .S 6) eingesetzt wird.8. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that a bipolar transistor is used as an electronically controllable switch ( S 1 ... S 6 ). 9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein GTO-Thyristor als elektronisch steuerbarer Schalter (S 1. . .S 6) eingesetzt wird.9. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that a GTO thyristor is used as an electronically controllable switch ( S 1 ... S 6 ). 10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzwechselspannungsanschlüsse (1, 2, 3) des Gleichrichters (5) mit einer kapazitiven Netzbeschaltung (4) verbunden sind.10. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 9, characterized in that the AC voltage connections ( 1, 2, 3 ) of the rectifier ( 5 ) are connected to a capacitive network circuit ( 4 ). 11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch einen Aufbau des Gleichrichters und des zugehörigen Hilfsgleichrichters als Drehstrombrückenschaltungen. 11. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 10, characterized by a structure of the rectifier and the associated auxiliary rectifier as Three-phase bridge circuits.   12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch einen Aufbau des Gleichrichters und des zugehörigen Hilfsgleichrichters als Mittelpunktschaltung.12. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 10, characterized by a structure of the rectifier and the associated auxiliary rectifier as Center circuit. 13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch einen Aufbau des Gleichrichters und des zugehörigen Hilfsgleichrichters als Sternschaltung.13. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 10, characterized by a structure of the rectifier and the associated auxiliary rectifier as Star connection.
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