DE19729388A1

DE19729388A1 - AC=DC voltage converter with reduced harmonics content

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Publication number: DE19729388A1
Application number: DE19729388A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Okuyama; Yoshitaka Iwaji
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: DE19729388C2

Abstract

The voltage converter has a pair of diode rectifier stages 4,4' coupled to the three phase ac supply 1 via a pair of transformer stages 3,4. The rectified output is fed to a pair of smoothing capacitors 5,5', a load 6 and a single phase supply 7. The single phase supply applies a voltage that is six times the frequency of the three phase ac source onto the rectifier outputs and the phase is inverted. This reduces the harmonic content of the output.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichrichterschaltung zum Er zeugen eines Gleichstroms oder einer Gleichspannung unter Verwendung einer Wechselspannung, insbesondere eine Gleich richterschaltung, durch die die Unterdrückung harmonischer Komponenten im Eingangsstrom und der Leistungsfaktor verbes sert werden können.The invention relates to a rectifier circuit for Er testify to a direct current or a direct voltage Use of an AC voltage, in particular a DC judge circuit through which the suppression more harmonious Components in the input current and the power factor verbes can be set.

Um einen Gleichstrom oder eine Gleichspannung unter Verwen dung einer Wechselspannung zu erzeugen, wird in weiter Ver breitung ein Vollwellen-Gleichrichter aus Diodengleichrich tern verwendet. Da der Aufbau eines Diodengleichrichters einfach ist und unter Verwendung desselben auf einfache Wei se eine Gleichspannung erhalten werden kann, wird er in wei tem Umfang für elektrische Hausgeräte, allgemeine Industrie geräte usw. verwendet.To use a direct current or a direct voltage Generating an alternating voltage is further ver spread a full-wave rectifier from diode rectifier tern used. Because the construction of a diode rectifier is simple and using the same in a simple way se a DC voltage can be obtained, it is in white scope for electrical household appliances, general industry devices etc. used.

Bei Wandlern hoher Leistung werden zwei der obigen Dioden gleichrichter kombiniert, und sie werden häufig dazu verwen det, harmonische Komponenten im Eingangsstrom oder eine pul sierende Spannung an der Ausgangsseite des Gleichrichters zu unterdrücken. In die zwei Diodengleichrichter wird jeweils eine von zwei Zweigspannungen von einer Spannungsquelle ein gegeben, deren Phasen durch einen Transformator um 30° ge geneinander verschoben sind. Ferner werden die zwei Dioden gleichrichter seriell (oder parallel) mit ihren Ausgängen (Gleichsspannungsseiten) verbunden. Durch diesen Aufbau ei nes Spannungswandlers aus zwei Diodengleichrichtern können Oberwellen der Spannung an den Ausgangsseiten verringert werden.High power converters use two of the above diodes rectifiers combined, and they are often used for this det, harmonic components in the input current or a pul voltage on the output side of the rectifier suppress. In each of the two diode rectifiers one of two branch voltages from a voltage source given, the phases by a transformer by 30 ° ge are shifted towards each other. Furthermore, the two diodes rectifier serial (or parallel) with their outputs (DC voltage sides) connected. By building this voltage converter consisting of two diode rectifiers Output voltage harmonics reduced will.

Im allgemeinen werden in einem Diodengleichrichter viele Arten harmonischer Komponenten im Eingangsstrom zu den Dio dengleichrichtern erzeugt. Insbesondere werden viele harmo nische Komponenten niedriger Ordnung, wie die Komponente fünfter, siebter, elfter oder dreizehnter Ordnung erzeugt. Um die harmonischen Komponenten zu unterdrücken, muß ein Filter zum Verringern jeder harmonischen Komponente verwen det werden.Generally there are many in a diode rectifier Types of harmonic components in the input stream to the Dio rectifiers generated. In particular, many become harmo low-order components, such as the component fifth, seventh, eleventh or thirteenth order. To suppress the harmonic components, a Use filters to reduce each harmonic component be det.

Bei einem Spannungswandler, bei dem die Phasen zweier Zweig spannungen, wie sie in die den Spannungswandler aufbauenden zwei Diodengleichrichter eingegeben werden, unter Verwendung zweier Transformatoren um 30° gegeneinander verschoben wer den, heben die harmonischen Komponenten fünfter, siebter, siebzehnter und neunzehnter Ordnung einander auf. Daher wer den die harmonischen Komponenten im Eingangsstrom und der Ausgangsspannung des aus den oben genannten Gleichrichtern bestehenden Spannungswandlers im Vergleich mit den harmoni schen Komponenten eines aus einem Diodengleichrichter beste henden Spannungswandlers stärker verringert. Da jedoch die Komponenten elfter und dreizehnter Ordnung nicht gegeneinan der aufgehoben werden können und somit verbleiben, sind Fil ter dazu erforderlich, diese harmonischen Komponenten zu verringern.In the case of a voltage converter in which the phases of two branches voltages as they build in the voltage converter two diode rectifiers are entered using two transformers shifted against each other by 30 ° the harmonic components of fifth, seventh, seventeenth and nineteenth order on each other. Hence who which the harmonic components in the input current and the Output voltage from the rectifiers mentioned above existing voltage converter in comparison with the harmoni components of the best from a diode rectifier voltage converter more reduced. However, since the Eleventh and thirteenth order components are not against each other that can be saved and thus remain are fil necessary to add these harmonic components reduce.

Ferner kann zwar ein relativ hoher Leistungsfaktor betref fend die Grundwelle, von 0,95-0,97 erzielt werden, jedoch ist es schwierig, einen Leistungsfaktor von 1,0 zu erzielen. Furthermore, a relatively high power factor may apply fend the fundamental wave, from 0.95-0.97 can be achieved, however it’s difficult to get a power factor of 1.0.

Der Leistungsfaktor wird dadurch auf nahezu 1,0 erhöht, daß die Gesamtinduktivität der Spannungseingangsschaltung ein schließlich des Transformators auf der Wechselspannungsseite (Summe aus der Streuinduktivität der Transformatoren und der Induktivität der Spannungseingangsschaltung) so weit wie möglich verringert wird, jedoch steigt der Spitzenwert des Eingangsstroms an und es werden auch die Amplituden der har monischen Komponenten größer.The power factor is increased to almost 1.0 by the fact that the total inductance of the voltage input circuit finally the transformer on the AC side (Sum of the leakage inductance of the transformers and the Inductance of the voltage input circuit) as far as is reduced, but the peak value of the Input current and the amplitudes of the har monic components larger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungs wandler zu schaffen, der harmonische Komponenten der Ordnung 12n ± 1, mit n = 1, 2, 3, . . . wie sie im Eingangsstrom ei nes aus Halbleiterelementen aufgebauten Spannungswandlers erzeugt werden, herabsetzen kann.The invention has for its object a voltage to create converters of harmonic components of order 12n ± 1, with n = 1, 2, 3,. . . as they do in the input stream voltage converter constructed from semiconductor elements generated, can reduce.

Dadurch, daß beim durch den beigefügten Anspruch 1 defi nierten erfindungsgemäßen Spannungswandler die Spannung ei ner einphasigen Wechselspannungsquelle mit dem Sechsfachen der Frequenz der dreiphasigen Wechselspannungsquelle an Aus gangsanschlüsse des Spannungsumrichters angelegt werden, wird dafür gesorgt, daß der Ausgangs-Gleichstrom des Span nungsumrichters pulsiert, und es können harmonische Kompo nenten, wie sie im Eingangsstrom des Spannungsumrichters er zeugt werden und durch die Ordnungen 12n ± 1 mit n = 1, 2, 3, . . . ausgedrückt sind, verringert werden. Daher sind keine Filter zum Verringern der eben genannten harmonischen Kompo nenten erforderlich, weswegen die Größe des Spannungswand lers verringert werden kann.Characterized in that when defi by the appended claim 1 voltage converter according to the invention the voltage egg ner single-phase AC voltage source with six times the frequency of the three-phase AC voltage source on Off output connections of the voltage converter are created, it is ensured that the output direct current of the span voltage converter, and harmonic compo like in the input current of the voltage converter be created and by the orders 12n ± 1 with n = 1, 2, 3,. . . are reduced. Therefore there are none Filters to reduce the harmonic compo just mentioned necessary, which is why the size of the voltage wall lers can be reduced.

Gemäß der Maßnahme des beigefügten Anspruchs 2 wird durch Anlegen der Spannung der einphasigen Wechselspannungsquelle mit dem Sechsfachen der Frequenz der dreiphasigen Wechselspannungsquelle an Ausgangsanschlüsse der Diodengleichrich ter der Ausgangs-Gleichstrom jedes Diodengleichrichters zur Pulsation gezwungen und es können die durch die Ordnungen 12n ± 1 mit n = 1, 2, 3, . . . wiedergegebenen harmonischen Komponenten im Eingangsstrom der Diodengleichrichter verrin gert werden. Daher sind keine Filter zum Verringern dieser harmonischen Komponenten erforderlich, weswegen die Größe des Spannungswandlers verringert werden kann.According to the measure of appended claim 2 is by Applying the voltage of the single-phase AC voltage source with six times the frequency of the three-phase AC voltage source to output connections of the diode rectifier ter the output direct current of each diode rectifier Forced pulsation and it can by the orders 12n ± 1 with n = 1, 2, 3,. . . reproduced harmonic Reduce components in the input current of the diode rectifier be tied. Therefore, there are no filters to reduce them harmonic components required, which is why the size of the voltage converter can be reduced.

Gemäß der im beigefügten Anspruch 3 definierten Maßnahme werden durch Anlegen zweier Eingangsspannungen, deren Pha sen um 30° gegeneinander verschoben sind an die zwei Dioden gleichrichter die Phasen der jeweiligen durch die Ordnungen 6n ± 1 mit n = 1, 3, 5, . . . ausgedrückten harmonischen Kom ponenten, wie im jeweiligen Eingangsstrom der zwei Dioden gleichrichter erzeugt, um 180° gegeneinander verschoben. Da her heben diese in den Eingangsströmen der zwei Dioden gleichrichter erzeugten harmonischen Komponenten einander auf.According to the measure defined in appended claim 3 are created by applying two input voltages, their Pha sen are shifted by 30 ° to each other on the two diodes rectify the phases of each by the orders 6n ± 1 with n = 1, 3, 5,. . . expressed harmonic com components, as in the respective input current of the two diodes rectifier generated, shifted by 180 ° against each other. There They rise in the input currents of the two diodes rectifiers created harmonic components to each other on.

Gemäß der im Anspruch 4 definierten Maßnahme werden die Aus gangsanschlüsse der zwei Diodengleichrichter parallel ge schaltet, wodurch pulsierende Stromkomponenten der zwei Diodengleichrichter einander beinahe aufheben, da diese pulsierenden Komponenten gegeneinander verschoben sind.According to the measure defined in claim 4, the off parallel connections of the two diode rectifiers switches, causing pulsating current components of the two Diode rectifiers almost cancel each other out as these pulsating components are shifted against each other.

Wenn gemäß dem beigefügten Anspruch 5 eine Wechselspannung mit einer Phase, die umgekehrt zur Phase der Wechselspannung ist, wie sie am Ausgangsanschluß des ersten Diodengleich richters eingegeben wird, in den Ausgangsanschluß des zwei ten Diodengleichrichters eingegeben wird, können, da die von den zwei Diodengleichrichtern ausgegebene jeweilige Aus gangs-Gleichspannung zur Pulsation gezwungen wird und die Phasen der jeweiligen pulsierenden Ströme um 180° gegenein ander verschoben sind, die durch die im Eingangsstrom der zwei Diodengleichrichter erzeugten, durch die Ordnungen 12n ± 1 mit n = 1, 2, 3, . . . ausgedrückten harmonischen Kom ponenten weiter verringert werden. If according to the appended claim 5 an AC voltage with a phase that is reverse to the phase of the AC voltage is like them at the output terminal of the first diode richters is entered into the output port of the two th diode rectifier can be entered, because the respective output output from the two diode rectifiers DC voltage is forced to pulsate and the Phases of the respective pulsating currents against each other by 180 ° are shifted by those in the input stream of the two diode rectifiers generated by the orders 12n ± 1 with n = 1, 2, 3,. . . expressed harmonic com components can be further reduced.

Gemäß Anspruch 6 können, wenn die Ausgangsspannungen der einphasigen Wechselspannungsquelle Rechteckspannungen sind, die im Eingangsstrom der zwei Diodengleichrichter erzeugten, durch die Ordnungen 12n ± 1 mit n = 1, 2, 3, . . . ausge drückten harmonischen Komponenten stärker als dann verrin gert werden, wenn Sinusspannungen oder Zerhackerspannungen angelegt werden.According to claim 6, if the output voltages of the single-phase AC voltage source are square wave voltages, generated in the input current of the two diode rectifiers, by the orders 12n ± 1 with n = 1, 2, 3,. . . out depressed harmonic components more than then be generated when sine voltages or chopper voltages be created.

Wenn gemäß dem beigefügten Anspruch 7 die Amplitude der in die Ausgangsanschlüsse der Diodengleichrichter eingegebenen Wechselspannungen auf Grundlage des erfaßten Werts des Aus gangsstroms der Diodengleichrichter geändert wird, können im Eingangsstrom der zwei Diodengleichrichter erzeugte har monische Komponenten der Ordnungen 12n ± 1 mit n = 1, 2, 3, . . . selbst dann verringert werden, wenn sich der Ausgangs strom der Diodengleichrichter ändert.If, according to the appended claim 7, the amplitude of the in the output connections of the diode rectifier entered AC voltages based on the detected value of the out output current of the diode rectifier can be changed har generated in the input current of the two diode rectifiers monic components of orders 12n ± 1 with n = 1, 2, 3, . . . be reduced even if the starting point current of the diode rectifier changes.

Wenn gemäß Anspruch 8 als einphasige Wechselspannungsquelle ein durch das PWM-Steuerverfahren gesteuerter Wechselrichter verwendet wird, ist es möglich, die Ausgangsspannung der einphasigen Wechselspannungsquelle bei einfachem Aufbau der selben so zu ändern, daß die im Eingangsstrom der zwei Di odengleichrichter erzeugten harmonischen Komponenten der Ordnungen 12n ± 1 mit n = 1, 2, 3, . . . selbst dann verrin gert werden, wenn sich der Ausgangsstrom des Spannungswand lers ändert.When according to claim 8 as a single-phase AC voltage source an inverter controlled by the PWM control method is used, it is possible to adjust the output voltage of the single phase AC voltage source with simple construction of the same to change so that the in the input current of the two Di Rectifier generated harmonic components of the Orders 12n ± 1 with n = 1, 2, 3,. . . even then be generated when the output current of the voltage wall he changes.

Wenn gemäß Anspruch 9 die Ausgangsspannung der Diodengleich richter als Eingangsspannung eines durch das PWM-Steuerver fahren gesteuerten Wechselrichters verwendet wird, ist keine Gleichspannungsschaltung, ausschließlich des Wechselrich ters, erforderlich, wodurch die Größe des Spannungswandlers verringert werden kann.If according to claim 9, the output voltage of the diodes equal rectifier as input voltage of one by the PWM control ver drive-controlled inverter is not used DC voltage circuit, excluding the inverter ters, required, reducing the size of the voltage converter can be reduced.

Nachfolgend werden Einzelheiten der Erfindung unter Bezug nahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbei spiele erläutert.The following are details of the invention with reference took on execution shown in the drawings games explained.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Spannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 shows the structure of a voltage converter according to an embodiment of the invention.

Fig. 2 zeigt Signalverläufe des Eingangsstroms und des Aus gangsstroms eines herkömmlichen Spannungswandlers. Fig. 2 shows waveforms of the input current and the output current from a conventional voltage converter.

Fig. 3 zeigt Kurvenbilder zu Signalverläufen des Eingangs stroms, des Ausgangsstroms und einer Kompensationsspannung beim in Fig. 1 dargestellten Spannungswandler. Fig. 3 shows graphs of waveforms of the input current, the output current and a compensation voltage in the voltage converter shown in Fig. 1.

Fig. 4 veranschaulicht Funktionen des in Fig. 1 dargestell ten Spannungswandlers, wobei das Kurvenbild (a) den Strom- und den Spannungsverlauf innerhalb eines aus Dioden beste henden Gleichrichters 4 zeigt und die Kurvenbilder (b)-(e) die Verläufe von Strömen und Spannungen zeigen, wie sie durch das Kurvenbild (a) dargestellt sind. Fig. 4 illustrates functions of the voltage converter shown in Fig. 1, wherein the graph (a) shows the current and the voltage curve within a rectifier consisting of diodes 4 and the graphs (b) - (e) the curves of currents and Show stresses as shown by the graph (a).

Fig. 5 zeigt den Aufbau eines Spannungswandlers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 5 shows the structure of a voltage converter according to another embodiment of the invention.

Fig. 6 zeigt Funktionen einer in Fig. 5 dargestellten Kom pensationsspannungs-Steuerung 73, wobei das Diagramm (a) den Aufbau der Kompensationsspannungs-Steuerung 73 zeigt und die Kurvenbilder (b)-(e) Signalverläufe von Signalen zeigt, die jeweils im Diagramm (a) angegeben sind. Fig. 6 shows functions of a in Fig Kom shown 5 pensationsspannungs controller 73, the diagram (a) shows the structure of the compensation voltage control 73, and the graphs (b) -. (E) showing waveforms of signals in each case in the diagram (a) are given.

Fig. 7 zeigt den Aufbau eines Spannungswandlers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 7 shows the structure of a voltage converter according to another embodiment of the invention.

Fig. 8 zeigt Funktionen einer in Fig. 7 dargestellten Kom pensationsspannungs-Steuerung 73A, wobei das Diagramm (a) den Aufbau der Kompensationsspannungs-Steuerung 73A zeigt und die Kurvenbilder (b)-(e) Signalverläufe von Signalen zeigt, die jeweils im Diagramm (a) angegeben sind. Fig. 8 shows functions of a Kom shown in Figure 7 pensationsspannungs controller 73 A, wherein the diagram (a) shows the structure of the compensation voltage controller 73 A and the graphs (b) -. (E) showing waveforms of signals, each are shown in diagram (a).

Fig. 9 bis 12 zeigen jeweils den Aufbau eines Spannungs wandlers gemäß einem jeweiligen weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. FIGS. 9 to 12 each show the structure of a voltage converter according to a respective further embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Spannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Figur sind eine dreiphasige Wechselspannungsquelle 1, ein Transformator in Δ-Δ-Beschaltung 2, ein Transformator in Δ-Y-Beschaltung 3, zwei Diodengleichrichter 4 und 4′, die jeweils aus sechs Dioden bestehen, zwei Glättungskondensatoren 5 und 5′, eine Lasteinrichtung 6 und eine einphasige Wechselspannungsquelle 7 dargestellt. Fig. 1 shows the structure of a voltage converter according to an embodiment of the invention. In the figure are a three-phase AC voltage source 1 , a transformer in Δ-Δ circuit 2 , a transformer in Δ-Y circuit 3 , two diode rectifiers 4 and 4 ', each consisting of six diodes, two smoothing capacitors 5 and 5 ', a load device 6 and a single-phase AC voltage source 7 are shown.

Im folgenden werden der Aufbau und die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Spannungswandlers erläutert.The structure and function of the voltage converter shown in FIG. 1 are explained below.

Jeder der Diodengleichrichter 4 und 4′ ist mit einem jewei ligen Sekundäranschluß der Transformatoren 2 bzw. 3 verbun den, wobei ein Primäranschluß jedes der Transformatoren mit der dreiphasigen Wechselspannungsquelle 1 verbunden ist; außerdem sind die Diodengleichrichter 4 und 4′ an ihren Aus gangsseiten in Reihe geschaltet. Der Transformator 2 ist ein solcher mit Δ-Δ-Beschaltung, wobei die Phase der Spannung auf der Primärseite des Transformators mit der Phase der Spannung auf seiner Sekundärseite übereinstimmt. Anderer seits ist der Transformator 3 ein solcher mit Δ-Y-Beschal tung, wobei die Phase der Spannung auf der Sekundärseite desselben um 30° gegen die Phase der Spannung auf seiner Primärseite verschoben ist. Ferner ist angenommen, daß die Transformatoren 2 und 3 dasselbe Verhältnis der Sekundär spannung zur Primärspannung und dieselbe Streuinduktivität aufweisen. In jeder der Ausgangsspannungen Vrec1 und Vrec2 der zwei Diodengleichrichter ist eine pulsierende Komponente mit dem Sechsfachen der Frequenz der dreiphasigen Wechsel spannungsquelle 1 enthalten. Die pulsierenden Komponenten in den Ausgangsspannungen werden durch die jeweiligen Glät tungskondensatoren 5 und 5′ herabgesetzt, und die geglätte ten Ausgangsspannungen werden der Lasteinrichtung 6 zuge führt. Als Lasteinrichtung 6 kann eine beliebige Last, wie ein Wechselrichter, an den Ausgang des Spannungswandlers angeschlossen sein, und manchmal ist der Punkt mittlerer Spannung der Lasteinrichtung 6 mit dem Punkt mittlerer Span nung auf der Ausgangsseite des Spannungswandlers verbunden (Mittelpunkt zwischen C1 und C2).Each of the diode rectifiers 4 and 4 'is connected to a respective secondary connection of the transformers 2 and 3 , with a primary connection of each of the transformers being connected to the three-phase AC voltage source 1 ; in addition, the diode rectifiers 4 and 4 'are connected in series on their output sides. The transformer 2 is one with a Δ-Δ circuit, the phase of the voltage on the primary side of the transformer coinciding with the phase of the voltage on its secondary side. On the other hand, the transformer 3 is one with Δ-Y circuitry, the phase of the voltage on the secondary side thereof being shifted by 30 ° against the phase of the voltage on its primary side. It is also assumed that the transformers 2 and 3 have the same ratio of the secondary voltage to the primary voltage and the same leakage inductance. In each of the output voltages Vrec1 and Vrec2 of the two diode rectifiers, a pulsating component with six times the frequency of the three-phase AC voltage source 1 is contained. The pulsating components in the output voltages are reduced by the respective smoothing capacitors 5 and 5 ', and the smoothed th output voltages are fed to the load device 6 . As the load device 6 , any load such as an inverter may be connected to the output of the voltage converter, and sometimes the point of medium voltage of the load device 6 is connected to the point of medium voltage on the output side of the voltage converter (midpoint between C1 and C2).

Wenn der in Fig. 1 dargestellte Spannungswandler die einpha sige Wechselspannungsquelle 7 nicht enthält (d. h., es gilt Vi = 0), ergeben sich Signalverläufe für die Eingangsströme Iu1 und Iu2 sowie Iu, wie von den Gleichrichtern 4 und 4′ eingegeben, und für die Ausgangsströme Irec1 und Irec2, wie von den Gleichrichtern 4 und 4′ ausgegeben, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Der durch das Kurvenbild (b) in Fig. 2 dargestellte Signalverlauf des Stroms Iu1 enthält hauptsäch lich harmonische Komponenten der Ordnungen 5, 7, 11 und 13. Ferner enthält der durch das Kurvenbild (c) von Fig. 2 dar gestellte Signalverlauf des Stroms Iu2 dieselben harmoni schen Komponenten wie der Signalverlauf des Stroms Iu1. Je doch sind die Phasen der harmonischen Komponenten im Strom Iu2 gegen die Phasen der harmonischen Komponenten im Strom Iu1 verschoben, da der Transformator 3 einen anderen Be schaltungstyp als der Transformator 2 aufweist. Die Phasen der harmonischen Komponenten der Ordnungen 6m ± 1, mit m = 1, 3, 5, . . . , sind dadurch um 180° verschoben, daß der Transformator 3 mit Δ-Y-Beschaltung verwendet ist. Durch Aufsummieren der Ströme Iu1 und Iu2, wie es durch das Kur venbild (d) in Fig. 2 dargestellt ist, heben die jeweiligen harmonischen Komponenten in den Strömen Iu1 und Iu2 der Ord nungen 5, 7, 17 und 19 einander auf, und demgemäß sind diese harmonischen Komponenten im Strom Iu verringert. Jedoch wer den die Phasen der harmonischen Komponenten der Ordnungen 12n ± 1, mit n = 1, 2, 3, . . ., durch den Transformator 3 nicht geändert, so daß diese harmonischen Komponenten im Strom Iu verbleiben. Um diese harmonischen Komponenten zu verringern, sind andere Maßnahmen erforderlich, wie Filter, die ausschließlich zum Verringern dieser Komponenten vorhan den sind.If the voltage converter shown in Fig. 1 does not contain the single-phase AC voltage source 7 (ie, Vi = 0), there are waveforms for the input currents Iu1 and Iu2 and Iu, as entered by the rectifiers 4 and 4 ', and for the Output currents Irec1 and Irec2, as output by the rectifiers 4 and 4 ', as shown in Fig. 2. The signal curve of the current Iu1 represented by the curve (b) in FIG. 2 contains mainly harmonic components of orders 5, 7, 11 and 13. Furthermore, the signal curve of the current Iu2 represented by the curve (c) of FIG. 2 contains the same harmonic components as the waveform of the current Iu1. However, the phases of the harmonic components in the current Iu2 are shifted against the phases of the harmonic components in the current Iu1, since the transformer 3 has a different circuit type than the transformer 2 . The phases of the harmonic components of the orders 6m ± 1, with m = 1, 3, 5,. . . , are shifted by 180 ° in that the transformer 3 is used with Δ-Y wiring. By summing the currents Iu1 and Iu2 as shown by the curve (d) in Fig. 2, the respective harmonic components in the currents Iu1 and Iu2 of the orders 5, 7, 17 and 19 cancel each other out, and accordingly these harmonic components in the current Iu are reduced. However, who the phases of the harmonic components of the orders 12n ± 1, with n = 1, 2, 3,. . ., not changed by the transformer 3 , so that these harmonic components remain in the current Iu. In order to reduce these harmonic components, other measures are required, such as filters, which are only available to reduce these components.

Ferner ist im Strom Iu ein Gegenstrom enthalten, der propor tional zur Gesamtinduktivität zwischen der dreiphasigen Wechselspannungsquelle und den Diodengleichrichtern erzeugt wird (Summe der Streuinduktivitäten der Transformatoren 2 und 3 sowie der Systeminduktivität). Daher ist es zum Ver bessern des Leistungsfaktors erforderlich, die Streuindukti vitäten der Transformatoren 2 und 3 so weit wie möglich zu verringern. Wenn jedoch die Streuinduktivitäten verringert werden, steigt der Spitzenwert des Eingangsstroms an und es steigen auch die harmonischen Komponenten des Eingangsstroms an.Furthermore, the current Iu contains a countercurrent which is generated in proportion to the total inductance between the three-phase AC voltage source and the diode rectifiers (sum of the leakage inductances of the transformers 2 and 3 and the system inductance). Therefore, to improve the power factor, it is necessary to reduce the leakage inductances of transformers 2 and 3 as much as possible. However, if the leakage inductances are reduced, the peak value of the input current increases and the harmonic components of the input current also increase.

Wie oben angegeben, ist es unter Verwendung eines herkömmli chen Spannungswandlers schwierig, sowohl eine Verringerung der harmonischen Komponenten zu erzielen als auch einen Spannungsfaktor von 1,0 zu erhalten.As stated above, it is using a conventional Chen voltage converter difficult, both a reduction to achieve the harmonic components as well To obtain a stress factor of 1.0.

Im folgenden werden die Grundfunktionen einer einphasigen Wechselspannungsquelle erläutert, die ein Hauptmerkmal der Erfindung bildet.The following are the basic functions of a single phase AC voltage source explained, which is a key feature of the Invention forms.

Beim Ausführungsbeispiel wird ein Wechselrichter (Gleich spannungs-Wechselspannungs-Umrichter) wie ein PWM-Wechsel richter, der eine Spannung beliebiger Amplitude und belie biger Phase ausgeben kann, als einphasige Wechselspannungs quelle 7 verwendet. Das Kurvenbild (g) in Fig. 3 zeigt den Signalverlauf der von der einphasigen Wechselspannungsquelle ausgegebenen Spannung Vi. Dieser Signalverlauf ist eine Rechteckwelle mit dem Sechsfachen der Frequenz der dreipha sigen Wechselspannungsquelle 1; die Amplitude der Rechteck welle ist mit Vs bezeichnet. Wenn Vs auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird, ist es möglich, die Signalverläufe der Ausgangsströme Irec1 und Irec2 der Diodengleichrichter 4 bzw. 4′ als zerhackte Wellen zu formen, wie durch die Kur venbilder (e) bzw. (f) in Fig. 3 dargestellt. Darüber hinaus sind die Diodengleichrichter 4 und 4′ sowie die einphasige Wechselspannungsquelle 7 so eingestellt, daß die unteren Spitzenwerte der durch die Kurvenbilder (e) und (f) darge stellten Wellen jeweils den Wert 0 aufweisen (Irec1 = 0, Irec2 = 0 an den Positionen der unteren Spitzen). Demgemäß erhalten die Verläufe der Ströme Iu1 und Iu2 Formen, wie sie durch die Kurvenbilder (b) bzw. (c) in Fig. 3 dargestellt sind, und der durch das Kurvenbild (d) in Fig. 3 dargestell te Verlauf des Stroms Iu erhält eine Form geringer Verzer rung, die die Summe der Ströme Iu1 und Iu2 ist.In the exemplary embodiment, an inverter (DC-AC converter) such as a PWM inverter, which can output a voltage of any amplitude and any phase, is used as a single-phase AC voltage source 7 . The graph (g) in FIG. 3 shows the signal curve of the voltage Vi output by the single-phase AC voltage source. This waveform is a square wave with six times the frequency of the three-phase AC voltage source 1 ; the amplitude of the square wave is denoted by Vs. If Vs is set to a predetermined value, it is possible to shape the waveforms of the output currents Irec1 and Irec2 of the diode rectifiers 4 and 4 'as chopped waves, as shown by the curve images (e) and (f) in FIG. 3 shown. In addition, the diode rectifiers 4 and 4 'and the single-phase AC voltage source 7 are set so that the lower peak values of the waves represented by the graphs (e) and (f) each have the value 0 (Irec1 = 0, Irec2 = 0 to the Positions of the lower tips). Accordingly, the courses of the currents Iu1 and Iu2 receive shapes as shown by the graphs (b) and (c) in FIG. 3, and the course of the current Iu shown by the graph (d) in FIG. 3 is obtained a form of low distortion, which is the sum of the currents Iu1 and Iu2.

Wenn der durch das Kurvenbild (b) in Fig. 2 dargestellte Signalverlauf von Iu1 mit dem durch das Kurvenbild (b) in Fig. 3 dargestellten Signalverlauf von Iu1 verglichen wird, sind die harmonischen Komponenten der Ordnungen 5 und 7 im durch das Kurvenbild (b) in Fig. 3 dargestellten Signalver lauf Iu1 größer als diejenigen im durch das Kurvenbild (b) in Fig. 2 dargestellten Signalverlauf Iu1, und es ist auch das Gesamtverzerrungsverhältnis im erstgenannten Signalver lauf größer als im zweitgenannten. Was die harmonischen Kom ponenten der Ordnungen 11 und 13 betrifft, sind diese Kompo nenten im erstgenannten Signalverlauf stärker verringert als die zweitgenannten. Da die jeweiligen harmonischen Komponen ten der Ordnungen 5 und 7, wie sie in den Strömen Iu1 und Iu2 enthalten sind, einander beim Aufsummieren dieser Ströme aufheben, wird der Signalverlauf des Eingangsstroms Iu wie durch das Kurvenbild (d) in Fig. 3 dargestellt, ein solcher, der nur harmonische Komponenten sehr niedrigen Pegels ent hält.When the waveform of Iu1 represented by the curve (b) in Fig. 2 is compared with the waveform of Iu1 shown by the curve (b) in Fig. 3, the harmonic components of orders 5 and 7 are in the curve (b ) Signalver course Iu1 shown in Fig. 3 larger than those in the signal course Iu1 shown by the graph (b) in Fig. 2, and it is also the overall distortion ratio in the former Signalver course greater than in the second. As far as the harmonic components of the orders 11 and 13 are concerned, these components are more reduced in the former signal curve than the latter. Since the respective harmonic components of orders 5 and 7, as contained in the currents Iu1 and Iu2, cancel each other out when these currents are summed, the waveform of the input current Iu is as shown by the graph (d) in FIG. 3 one that only contains harmonic components of very low levels.

Ferner fällt beim Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Pha se der Ausgangsspannung Vi der einphasigen Wechselspannungs quelle 7 auf die durch das Kurvenbild (g) in Fig. 3 darge stellte Phase eingestellt wird, die Phase des Summenstroms Iu aus den Eingangsströmen mit der Phase der Eingangsspan nung Eu der dreiphasigen Wechselspannungsquelle 1 zusammen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Da die Phase der Eingangs spannung mit der Phase des Eingangsstroms zusammenfällt, wird der Leistungsfaktor der Spannungsquelle 1, was eine starke Verbesserung darstellt.Furthermore, in the exemplary embodiment, the phase of the output voltage Vi of the single-phase AC voltage source 7 is set to the phase represented by the graph (g) in FIG. 3, the phase of the total current Iu from the input currents with the phase of the input voltage Eu the three-phase AC voltage source 1 together, as shown in Fig. 3. Since the phase of the input voltage coincides with the phase of the input current, the power factor of the voltage source becomes 1 , which is a great improvement.

Bei einem herkömmlichen Diodengleichrichter steigt die Ge genspannung proportional zur Lasterhöhung an. D.h., daß eine Erhöhung des Stroms Iu, der Einflüssen einer Wechsel spannungsdrossel unterliegt, den Leistungsfaktor verringert. Andererseits kann beim Ausführungsbeispiel der Leistungsfak tor 1 erzielt werden, da die von der einphasigen Wechsel spannungsquelle 7 angelegte Spannung Vi so auf den Eingangs strom wirkt, daß die Gegeninduktivitätskomponenten aufgeho ben werden. D.h., daß die Spannung Vi auch die Rolle einer Kompensation der Gegenspannung ausführt. Da sich jedoch die Gegenspannung abhängig vom Zustand der Last ändert, ist es erforderlich, die Amplitude der Spannung Vi entsprechend diesem Lastzustand einzustellen (Es ist nicht erforderlich, die Phase der Spannung Vi zu ändern).In a conventional diode rectifier, the counter voltage increases in proportion to the increase in load. That is, an increase in the current Iu, which is subject to the influences of an AC choke, reduces the power factor. On the other hand, in the exemplary embodiment, the power factor 1 can be achieved since the voltage Vi applied by the single-phase AC voltage source 7 acts on the input current such that the mutual inductance components are canceled. That is, the voltage Vi also performs the role of compensating the counter voltage. However, since the counter voltage changes depending on the state of the load, it is necessary to adjust the amplitude of the voltage Vi according to this load state (it is not necessary to change the phase of the voltage Vi).

Beim Ausführungsbeispiel kann, da die einphasige Wechsel spannungsquelle 7 mit dem Reihenverbindungspunkt der zwei Diodengleichrichter 4 und 4′ sowie mit dem Punkt mittlerer Spannung des Spannungswandlers verbunden ist, die Spannung Vi unter Verwendung nur einer einzigen einphasigen Wechsel spannungsquelle an die Ausgangsanschlüsse beider Dioden gleichrichter 4 und 4′ angelegt werden. So kann der Span nungswandler verkleinert werden.In the exemplary embodiment, since the single-phase AC voltage source 7 is connected to the series connection point of the two diode rectifiers 4 and 4 'and to the medium voltage point of the voltage converter, the voltage Vi can be rectified using only a single single-phase AC voltage source to the output terminals of both diodes 4 and 4 4 'can be created. In this way, the voltage converter can be reduced.

Im folgenden wird ein Verfahren zum Einstellen der Amplitude Vs der Ausgangsspannung der einphasigen Wechselspannungs quelle 7 erläutert.In the following, a method for setting the amplitude Vs of the output voltage of the single-phase AC voltage source 7 is explained.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 werden die Beziehungen zwischen der Eingangsspannung, der Ausgangsspannung der einphasigen Wechselspannungsquelle und dem Eingangsstrom erläutert. In den Diodengleichrichter 4 aufbauenden Dioden fließt Strom in einer Diode, an die die positive Spannung maximaler Phase angelegt wird, und einer Diode, an die die negative Spannung minimaler Phase angelegt wird. Daher fließt, wenn die Span nung Eu der Spannungsquelle mit der Phase U in der Periode von 30° bis 90° wirkt, ein positiver Strom in der Diode, an die die Spannung der Phase u angelegt wird, während ein ne gativer Strom in der Diode fließt, an die die Spannung der Phase v angelegt wird. Jedoch fließt kein Strom in der Dio de, an die die Spannung der Phase w angelegt wird. Für diese Periode ist die Beziehung zwischen der Leitungsspannung Euv und der Ausgangsspannung Vrec1 des Diodengleichrichters 4 durch das Kurvenbild (c) von Fig. 4 dargestellt. Der Signal verlauf der Spannung Vrec1 wird dadurch erzeugt, daß die Ausgangsspannung Vi der einphasigen Wechselspannungsquelle 7 der Spannung Vdc1 überlagert wird, die an die beiden An schlüsse des Glättungskondensators C1 angelegt wird. Die Differenz zwischen Euv und Vrec1 wird an die Gesamtindukti vität für die Phasen u und v angelegt. Durch die an die Ge samtinduktivität der Phasen u und v angelegte Spannung fließt im Diodengleichrichter 4 der Strom Irec1 (Iu1), wie durch das Kurvenbild (e) in Fig. 4 dargestellt. Beim Ausfüh rungsbeispiel ist die Amplitude Vs der Spannung Vi so be stimmt, daß der Spitze-Spitze-Wert von Oberwellen im Strom Irec1 das Doppelte des Mittelwerts dieses Stroms Irec1 ist (= IL, wenn angenommen wird, daß C1 ausreichend groß ist). Die Differentialgleichung für die Spannung und den Strom, die die Beziehung zur Gesamtinduktivität für die Phasen u und v herstellt, ist die folgende:The relationships between the input voltage, the output voltage of the single-phase AC voltage source and the input current are explained with reference to FIG. 4. In the diode rectifier 4 , current flows in a diode to which the positive voltage of maximum phase is applied and a diode to which the negative voltage of minimum phase is applied. Therefore, when the voltage Eu of the voltage source with the phase U acts in the period of 30 ° to 90 °, a positive current flows in the diode to which the voltage of the phase u is applied, while a negative current flows in the diode flows to which the voltage of phase v is applied. However, no current flows in the dio to which the voltage of phase w is applied. For this period, the relationship between the line voltage Euv and the output voltage Vrec1 of the diode rectifier 4 is shown by the graph (c) of FIG. 4. The waveform of the voltage Vrec1 is generated by the fact that the output voltage Vi of the single-phase AC voltage source of the voltage is superimposed Vdc1 7, which is on the two connections to the smoothing capacitor C1 is applied. The difference between Euv and Vrec1 is applied to the total inductance for the phases u and v. Due to the voltage applied to the total inductance of the phases u and v, the current Irec1 (Iu1) flows in the diode rectifier 4 , as shown by the graph (e) in FIG. 4. In the exemplary embodiment, the amplitude Vs of the voltage Vi is so determined that the peak-to-peak value of harmonics in the current Irec1 is twice the mean value of this current Irec1 (= IL if it is assumed that C1 is sufficiently large). The differential equation for voltage and current, which relates the total inductance for phases u and v, is the following:

Aus der Gleichung (1) wird Irec1 durch die folgende Glei chung erhalten:Equation (1) becomes Irec1 by the following equation received:

wobei L die Gesamtinduktivität auf der Wechselspannungsseite (für eine Phase) ist. Im in Fig. 4 dargestellten Kurvenbild (e) wird, wenn sich Irec1 im Zeitintervall zwischen t = 0 und t = 1/(12f0) von 0 auf 2 IL ändert, der durch das Kur venbild (e) in Fig. 3 dargestellte Rechteck-Signalverlauf erhalten. So wird, wenn 2Il auf der linken Seite der Glei chung (2) eingesetzt wird, die Höhe Vs der Rechteckwelle wie folgt erhalten:where L is the total inductance on the AC side (for one phase). In the graph (e) shown in FIG. 4, when Irec1 changes from 0 to 2 IL in the time interval between t = 0 and t = 1 / (12f0), the rectangle represented by the graph (e) in FIG. 3 becomes -Sound waveform received. Thus, if 2Il is inserted on the left side of equation (2), the height Vs of the square wave is obtained as follows:

wobei f0 die Frequenz der dreiphasigen Wechselspannungsquel le ist. where f0 is the frequency of the three-phase AC voltage source le is.

Daher kann durch Einstellen von IL auf den Nennwert und durch Einstellen von Vs auf den aus der Gleichung (4) erhal tenen Wert der Eingangstrom einschließlich harmonischer Kom ponenten sehr geringen Pegels erhalten werden, und es kann ein Leistungsfaktor von 1,0 realisiert werden. Wenn sich der Laststrom ändert, ist IL entsprechend derartigen Änderungen zu ändern, und Vs wird unter Verwendung der Gleichung (4) neu eingestellt. Mit der obigen Verarbeitung kann der opti male Verlauf des Eingangsstroms für jeden Lastzustand er zeugt werden.Therefore, by setting IL to nominal and by setting Vs to that obtained from equation (4) value of the input current including harmonic com Components of very low levels can be obtained, and it can a power factor of 1.0 can be realized. If the Load current changes, IL is corresponding to such changes to change and Vs is calculated using equation (4) Newly listed. With the above processing, the opti Male course of the input current for every load condition be fathered.

Nachfolgend wird ein Spannungswandler eines anderen Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 erläutert.In the following, a voltage converter of another exemplary embodiment of the invention is explained with reference to FIGS . 5 and 6.

Fig. 5 zeigt diesen Spannungswandler, bei dem ein Wechsel richter als einphasige Wechselspannungsquelle verwendet ist. In Fig. 5 sind dieselben Komponenten wie in Fig. 1 mit den selben Zahlen gekennzeichnet, und es werden im folgenden nur solche Bestandteile des in Fig. 5 dargestellten Spannungs wandlers beschrieben, die sich von solchen des in Fig. 1 dargestellten Spannungswandlers unterscheiden. Eine einpha sige Wechselspannungsquelle 7A unter Verwendung eines Wech selrichters umfaßt eine Wechselrichter-Hauptschaltung 71 aus vier Schaltelementen s1-s4 und Freilaufdioden, eine Gleichspannungsquelle 72 zum Zuführen von Spannung zum Wech selrichter, eine Kompensationsspannungs-Steuerung 73, die den Wert von Vi auf Grundlage der Spannungsphasen der drei phasigen Wechselspannungsquelle 1 bestimmt und an die Schaltelemente des Wechselrichters gelieferte Gatesteuersi gnale ausgibt, und einem Spannungsquelle-Phasendetektor 74 zum Erfassen der Amplituden und Phasen der Phasenspannungen der dreiphasigen Wechselspannungsquelle 1. Fig. 5 shows this voltage converter, in which an AC converter is used as a single-phase AC voltage source. In Fig. 5, the same components as in Fig. 1 are identified by the same numbers, and only those components of the voltage converter shown in Fig. 5 are described below which differ from those of the voltage converter shown in Fig. 1. A single-phase AC voltage source 7 A using an inverter comprises an inverter main circuit 71 consisting of four switching elements s1-s4 and free-wheeling diodes, a DC voltage source 72 for supplying voltage to the inverter, a compensation voltage controller 73 which bases the value of Vi on determines the voltage phases of the three-phase AC voltage source 1 and outputs gate control signals supplied to the switching elements of the inverter, and a voltage source phase detector 74 for detecting the amplitudes and phases of the phase voltages of the three-phase AC voltage source 1 .

Der Spannungsquelle-Phasendetektor 74 erhält den Wert jeder Phasenspannung der Spannungsquelle 1 und erfaßt den Momen tanwert des Phasenwinkels Θ der Phasenspannung. Da es erfor derlich ist, daß die Ausgangsspannung Vi der einphasigen Wechselspannungsquelle 7A einen rechteckigen Signalverlauf aufweist, der über das Sechsfache der Frequenz der dreipha sigen Spannungsquelle 1 verfügt, erzeugt die Kompensations spannungs-Steuerung 73 die Gatesteuersignale auf Grundlage des erfaßten Phasenwinkels Θ jeder Phasenspannung, und sie liefert die Steuersignale so an die Schaltelemente s1-s4, daß der Signalverlauf der Ausgangsspannung Vi die erforder liche Frequenz und Phase aufweist. Die Spannung der Gleich spannungsquelle 72 wird vorab auf den aus der Gleichung (4) erhaltenen Wert Vs eingestellt.The voltage source phase detector 74 receives the value of each phase voltage of the voltage source 1 and detects the instantaneous value of the phase angle Θ of the phase voltage. Since it is neces sary that the output voltage Vi of the single-phase AC voltage source 7 A has a rectangular waveform that has six times the frequency of the three-phase voltage source 1 , the compensation voltage controller 73 generates the gate control signals based on the detected phase angle Θ of each phase voltage , and it delivers the control signals to the switching elements s1-s4 that the waveform of the output voltage Vi has the requisite frequency and phase. The voltage of the DC voltage source 72 is previously set to the value Vs obtained from the equation (4).

Nachfolgend werden Funktionen der Kompensationsspannungs- Steuerung 73 unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert. Diese Steuerung 73, deren Aufbau durch das Diagramm (a) in Fig. 6 dargestellt ist, besteht aus einem sin-Funktionsberechner 731 zum Berechnen des Werts von sin (6Θ) auf Grundlage des erfaßten Phasenwinkels Θ jeder Phasenspannung der dreipha sigen Spannungsquelle 1, einem Komparator 732 zum Verglei chen des Werts des an einem positiven (+) Anschluß eingege benen Signals mit dem Wert eines an einem negativen (-) An schluß eingegebenen Signals, wobei er "1" ausgibt, wenn der erstgenannte Wert höher als der zweitgenannte ist, während er andernfalls "0" ausgibt, einem Signalvorzeichen-Inverter (invertierende Logik) 733 zum Umkehren des Vorzeichens des in ihn eingegebenen Signals, und einem Gatetreiber 734 zum Liefern des Gatesteuersignals an die Schaltelemente der Wechselrichter-Hauptschaltung 71. Im sin-Funktionsberechner 731 wird die Sinuswelle sin (6Θ) mit dem Sechsfachen der Frequenz der dreiphasigen Wechselspannungsquelle 1 auf Grundlage des erfaßten Phasenwinkels Θ berechnet. Die Be ziehung zwischen der berechneten Sinuswelle sin (6Θ) und der Spannung Eu der Phase u der Spannungsquelle 1 ist aus Fig. 6 erkennbar, wenn das Kurvenbild (b) mit dem Kurvenbild (c) verglichen wird. Das Vorzeichen des berechneten Werts sin (6Θ) wird durch den Komparator 732 bestimmt und auf das Si gnal "1" invertiert, wenn der Wert positiv ist, während an dernfalls eine Umkehrung auf das Signal "0" erfolgt, wie es durch das Kurvenbild (d) in Fig. 6 dargestellt ist. Die oben genannten invertierten Signale "1" und "0" werden verstärkt und durch den Gatetreiber 734 an die Schaltelemente s1 und s4 geliefert, wodurch sie diese Schaltelemente schalten.Functions of the compensation voltage controller 73 are explained below with reference to FIG. 6. This controller 73 , the structure of which is shown by diagram (a) in Fig. 6, consists of a sin function calculator 731 for calculating the value of sin (6Θ) based on the detected phase angle Θ of each phase voltage of the three-phase voltage source 1 , one Comparator 732 for comparing the value of the signal input to a positive (+) terminal with the value of a signal input to a negative (-) terminal, and outputs "1" when the former is higher than the latter, otherwise, while outputting "0", a sign inverter (inverting logic) 733 for reversing the sign of the signal input thereto, and a gate driver 734 for supplying the gate control signal to the switching elements of the main inverter circuit 71 . In the sin function calculator 731 , the sine wave sin (6Θ) is calculated with six times the frequency of the three-phase AC voltage source 1 on the basis of the detected phase angle Θ. The relationship between the calculated sine wave sin (6Θ) and the voltage Eu of the phase u of the voltage source 1 can be seen from Fig. 6 when the graph (b) is compared with the graph (c). The sign of the calculated value sin (6Θ) is determined by the comparator 732 and inverted to the signal "1" if the value is positive, while otherwise there is a reversal to the signal "0", as is shown by the graph ( d) is shown in Fig. 6. The above-mentioned inverted signals "1" and "0" are amplified and supplied to the switching elements s1 and s4 by the gate driver 734 , thereby switching these switching elements.

D.h., daß das Signal "1" die Schaltelemente einschaltet, während das Signal "0" dieselben ausschaltet. Ferner werden die Vorzeichen der oben genannten Signale "1" und "0" durch den Signalvorzeichen-Inverter 733 umgekehrt. Die Ausgangssi gnale des Inverters 733 werden in den Gatetreiber 734 einge geben, durch diesen verstärkt und an die Schaltelemente S2 und S3 geliefert. Demgemäß wird der Signalverlauf der Aus gangsspannung der einphasigen Wechselspannungsquelle 7A ein [±] Rechteck-Signalverlauf, wie durch das Kurvenbild (e) in Fig. 6 dargestellt. Unter Verwendung eines Wechselrichters ist es möglich, eine einphasige Wechselspannungsquelle mit hohem Wirkungsgrad und einfachem Aufbau zu schaffen.That is, the signal "1" turns on the switching elements while the signal "0" turns them off. Furthermore, the signs of the above-mentioned signals "1" and "0" are reversed by the signal sign inverter 733 . The output signals of the inverter 733 are entered into the gate driver 734, amplified by this and supplied to the switching elements S2 and S3. Accordingly, the waveform of the output voltage from the single-phase AC voltage source 7 A becomes a [±] rectangular waveform as shown by the graph (e) in FIG. 6. Using an inverter, it is possible to create a single-phase AC source with high efficiency and simple structure.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.Another exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to FIGS. 7 and 8.

Fig. 7 zeigt den Aufbau eines Spannungswandlers, bei dem die Ausgangsspannung der einphasigen Wechselspannungsquelle ent sprechend dem in einer Lasteinrichtung fließenden Strom ein gestellt wird. In Fig. 7 sind die mit den Zahlen 1-6, 71, 72 und 74 gekennzeichneten Komponenten dieselben, die in Fig. 1 mit denselben Zahlen gekennzeichnet sind, und nachfolgend werden nur solche Bestandteile des in Fig. 7 dargestellten Spannungswandlers beschrieben, die sich von solchen des Spannungswandlers von Fig. 1 unterscheiden. Eine einphasige Wechselspannungsquelle 7B unter Verwendung eines PWM-Wech selrichters besteht aus einer Kompensationsspannungs-Steue rung 73A zum Erzeugen der Gatesteuersignale auf Grundlage des erfaßten Phasenwinkels Θ für die Spannung jeder Phase der Spannungsquelle 1 sowie eines Steuersignals für das Mo dulationsverhältnis M, zum Liefern der erzeugten Steuersi gnale an die Schaltelemente, einer Modulationsverhältnis- Steuersignal-Berechnungsschaltung 75 zum Erfassen des Last stroms IL und zum Berechnen des Modulationsverhältnisses M, und einem Laststromdetektor 10 zum Erfassen des Laststroms IL. Fig. 7 shows the structure of a voltage converter, in which the output voltage of the single-phase AC voltage source is set accordingly the current flowing in a load device. In FIG. 7, the components identified by the numbers 1-6 , 71 , 72 and 74 are the same, which are identified by the same numbers in FIG. 1, and only those components of the voltage converter shown in FIG. 7 that are different are described below differ from those of the voltage converter of FIG. 1. A single-phase AC voltage source 7 B using a PWM inverter consists of a compensation voltage control 73 A for generating the gate control signals based on the detected phase angle Θ for the voltage of each phase of the voltage source 1 and a control signal for the modulation ratio M, to deliver of the generated control signals to the switching elements, a modulation ratio control signal calculation circuit 75 for detecting the load current IL and for calculating the modulation ratio M, and a load current detector 10 for detecting the load current IL.

Der Spannungswandler mit dem obigen Aufbau arbeitet so, daß er die harmonischen Komponenten an seinem Ausgang auf sehr niedrigem Niveau und den Spannungsfaktor beinahe auf dem Wert 1,0 hält, was für jeden Pegel des Laststroms erfolgt, und zwar durch Einstellen der Signalhöhe Vs der Ausgangs spannung der einphasigen Wechselspannungsquelle 7B entspre chen dem Laststrom IL.The voltage converter with the above construction operates to keep the harmonic components at its output at a very low level and the voltage factor almost at the value 1.0, which is done for each level of the load current, by adjusting the signal level Vs of the output Voltage of the single-phase AC voltage source 7 B correspond to the load current IL.

Als erstes wird die Modulationsverhältnis-Steuersignal-Be rechnungsschaltung 75 erläutert. Sie berechnet die Signalhö he Vs aus der Gleichung (4) auf Grundlage des Ausgangssi gnals des Laststromdetektors 10. Das Modulationsverhältnis M wird durch die folgende Gleichung (5) erhalten:First, the modulation ratio control signal calculation circuit 75 will be explained. It calculates the signal height Vs from the equation (4) based on the output signal of the load current detector 10 . The modulation ratio M is obtained by the following equation (5):

M = Vs/VsO (5),M = Vs / VsO (5),

wobei VsO die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 72 ist und Vs Vso gilt. Ferner wird Vs0 auf den Wert einge stellt, der der angenommenen Maximallast entspricht.where VsO is the output voltage of DC voltage source 72 and Vs Vso. Vs0 is also set to the value that corresponds to the assumed maximum load.

Als nächstes wird die Kompensationsspannungs-Steuerung 73A unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert. In Fig. 8 sind die mit den Zahlen 731-734 gekennzeichneten Komponenten diesel ben, die in Fig. 6 mit denselben Zahlen bezeichnet sind, und die Zahlen 735 und 736 kennzeichnen einen Zerhackersignal- Generator zum Erzeugen von Steuersignalen für den PWM-Wech selrichter bzw. einen Multiplizierer zum Multiplizieren ei ner Rechteckwelle der Höhe 1 mit dem Modulationsverhältnis M.Next, the compensation voltage controller 73 A will be explained with reference to FIG. 8. In FIG. 8, the components identified by the numbers 731-734 are the same, which are identified by the same numbers in FIG. 6, and the numbers 735 and 736 identify a chopper signal generator for generating control signals for the PWM inverter or a multiplier for multiplying a square wave of height 1 by the modulation ratio M.

Die Kompensationsspannungs-Steuerung 73A berechnet den Wert sin (6Θ) und erzeugt unter Verwendung eines Komparators ein Rechtecksignal, was auf dieselbe Weise wie bei der in Fig. 6 dargestellten Kompensationsspannungs-Steuerung erfolgt. Fer ner wird die erzeugte Rechteckwelle in eine solche umge setzt, deren Maximalhöhe und Minimalhöhe +1 bzw. -1 sind. Ferner wird die umgesetzte Rechteckwelle in den Multipli zierer 736 eingegeben, wo ihre Amplitude mit M multipliziert wird. Das Ausgangssignal C des Multiplizierers 736 ist in Fig. 8 durch das Kurvenbild (b) dargestellt. Das Signal C und ein durch Umkehren des Vorzeichens desselben erhaltenes Signal werden mit dem Ausgangssignal D des Zerhackersignal- Generators 735 verglichen, und PWM-Impulse E und F werden so erzeugt, wie es durch die Kurvenbilder (c) und (d) in Fig. 8 dargestellt ist. Die PWM-Impulse E sowie durch Invertieren aller Vorzeichen dieser Impulse E erhaltene Impulse werden als Steuersignal s1 bzw. Steuersignal s2 an den Gatetreiber 734 geliefert. Darüber hinaus werden die PWM-Impulse F sowie durch Invertieren aller Vorzeichen dieser Impulse F erhalte ne Impulse als Steuersignal s3 bzw. Steuersignal s4 an den Gatetreiber geliefert. Der Gatetreiber 734 steuert die Schaltelemente des Wechselrichters unter Verwendung der Steuersignale s1-s4 an. Schließlich wird die durch das Kurvenbild (e) in Fig. 8 dargestellte Ausgangsspannung Vi vom Wechselrichter 71 ausgegeben. Die Signalhöhe der Aus gangsspannung wird unter Verwendung des PWM-Steuerverfahrens geändert, so daß der Mittelwert der Spannung Vi variabel ist. Obwohl das oben genannte rechteckige Spannungssignal Vi Komponenten mit dem Doppelten der Frequenz der Zerhackerträ gerwelle enthält, sind, im Vergleich mit einer einfachen Rechteckwelle, Wirkungen der doppelten Frequenz vernachläs sigbar, wenn die Frequenz der Zerhackerträgerwelle erhöht wird.The compensation voltage controller 73 A calculates the value sin (6Θ) and generates a square-wave signal using a comparator, which is done in the same way as with the compensation voltage controller shown in FIG. 6. Fer ner, the generated square wave is converted into one whose maximum height and minimum height are +1 and -1 respectively. Furthermore, the converted square wave is input to the multiplier 736 , where its amplitude is multiplied by M. The output signal C of the multiplier 736 is represented in FIG. 8 by the graph (b). The signal C and a signal obtained by reversing the sign thereof are compared with the output signal D of the chopper signal generator 735 , and PWM pulses E and F are generated as shown by the graphs (c) and (d) in FIG. 8 is shown. The PWM pulses E and pulses obtained by inverting all signs of these pulses E are supplied to the gate driver 734 as control signal s1 or control signal s2. In addition, the PWM pulses F and ne pulses received by inverting all signs of these pulses F are supplied to the gate driver as control signal s3 or control signal s4. The gate driver 734 controls the switching elements of the inverter using the control signals s1-s4. Finally, the output voltage Vi represented by the graph (e) in FIG. 8 is output from the inverter 71 . The signal level of the output voltage is changed using the PWM control method so that the mean value of the voltage Vi is variable. Although the above-mentioned rectangular voltage signal Vi contains components at twice the frequency of the chopper carrier wave, compared to a simple square wave, effects of the double frequency are negligible when the frequency of the chopper carrier wave is increased.

Bei im oben genannten Spannungswandler kann, da die Amplitu de der Ausgangsspannung der einphasigen Wechselspannungs quelle 7B durch das PWM-Steuerverfahren kontinuierlich geän dert werden kann, den Diodengleichrichtern immer die dem Laststrom IL entsprechende optimale Kompensationsspannung zugeführt werden.In the above-mentioned voltage converter, since the amplitude of the output voltage of the single-phase AC voltage source 7 B can be changed continuously by the PWM control method, the diode rectifiers always receive the optimal compensation voltage corresponding to the load current IL.

Wenn als Gleichspannungsquelle des Wechselrichters eine va riable Spannungsquelle ohne Verwendung des PWM-Steuerverfah rens verwendet wird (als Kompensationsspannungs-Steuerung 73A wird die in Fig. 5 dargestellte Kompensationsspannungs steuerung 73 verwendet) und wenn die Spannung Vs0 entspre chend dem Modulationsverhältnis M geändert wird, ist es möglich, die Spannung Vi unter Verwendung des rechteckigen Ausgangssignals der in Fig. 6 dargestellten Kompensations spannungs-Steuerung 73 ohne Modulation des rechteckigen Aus gangssignals zu steuern. In diesem Fall kann eine Kombinati on aus einer Konstantspannungsquelle und einem DC-DC-Umrich ter als Gleichspannungsquelle 72 verwendet werden.If one is used va riable voltage source without the use of the PWM Steuerverfah proceedings as a DC voltage source of the inverter (as compensation voltage controller 73 A, the compensation voltage shown in Fig. 5 control 73 are used) and when the voltage Vs0 accordingly the modulation ratio M is changed, it is possible to control the voltage Vi using the rectangular output signal of the compensation voltage controller 73 shown in FIG. 6 without modulating the rectangular output signal. In this case, a combination of a constant voltage source and a DC-DC converter can be used as the DC voltage source 72 .

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 ein Spannungs wandler gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfin dung erläutert.A voltage converter according to another exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to FIG. 9.

In Fig. 9 sind durch die Zahlen 1-6, 71, 72 und 74 gekenn zeichnete Komponenten dieselben wie die, die in den Fig. 1 und 5 mit denselben Zahlen gekennzeichnet sind, und nachfol gend werden nur Bestandteile des in Fig. 9 dargestellten Spannungswandlers erläutert, die sich von denen des in den Fig. 1 und 5 dargestellten Spannungswandlers unterscheiden. Die Zahl 7C kennzeichnet eine einphasige Wechselspannungs quelle, die über einen Transformator 76 mit den Ausgängen der Diodengleichrichter verbunden ist, um die Ausgangsspan nung v1 entsprechend v1 · N2/N1 auf Vi zu transformieren.In Fig. 9 by the numbers 1-6 , 71 , 72 and 74 marked components are the same as those marked in Figs. 1 and 5 with the same numbers, and hereinafter only parts of the Fig. 9 are shown Voltage converter explained, which differ from those of the voltage converter shown in FIGS. 1 and 5. The number 7 C denotes a single-phase AC voltage source, which is connected via a transformer 76 to the outputs of the diode rectifier in order to transform the output voltage v1 according to v1 · N2 / N1 to Vi.

Ein Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die bei hoher Spannung arbeitenden Gleichrichter durch den Transformator 76 gegen den bei niedriger Spannung arbeiten den Wechselrichter getrennt sind und die Gleichrichter und der Wechselrichter den Gleichspannungs-Ausgangsteil gemein sam aufweisen, der vom Wechselrichter als Gleichspannungs quelle verwendet wird. Bei den in den Fig. 5 und 7 darge stellten Ausführungsbeispielen ist die Größe des Spannungs wandlers groß, da es erforderlich ist, die Gleichspannungs quelle ausschließlich des Wechselrichters bereitzustellen, wozu ein Gleichrichter, ein Glättungskondensator und ein Spannungsquellentransformator erforderlich sind. Andererseits sind bei diesem Ausführungsbeispiel die vorstehend genannten Komponenten nicht erforderlich, da nur ein Transformator erforderlich ist. Ferner ist, da die Signalhöhe der Aus gangsspannung der Wechselrichter-Hauptschaltung 76 den Wert Vdc1 hat, das Windungsverhältnis N1 : N2 so einzustellen, daß die durch den Transformator 76 transformierte Spannung den durch die Gleichung (4) erhaltenen Wert Vs aufweist. Obwohl beim in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel die Spannung Vdc2 als Quellenspannung des Wechselrichters 71 verwendet ist, kann auch die Spannung Vdc1 oder die Spannung Vdc1 + Vdc2 verwendet werden. Ferner ist es auch möglich, die Ausgangsspannung Vi durch PWM-Modulation einzustellen, ähnlich wie bei den in den Fig. 7 und 8 dargestellten Aus führungsbeispielen.A feature of this embodiment is that the rectifiers operating at high voltage are separated from the inverter by the transformer 76 against those operating at low voltage, and the rectifiers and the inverter have the DC voltage output part in common, which is used by the inverter as a DC voltage source . In the case of in Figs. 5 and 7 prepared Darge embodiments, the size of the voltage converter large because it is necessary, the DC voltage source only provide, including a rectifier, a smoothing capacitor and a voltage source transformer are required of the inverter. On the other hand, in this embodiment, the above-mentioned components are not required because only one transformer is required. Further, since the signal level of the output voltage from the main inverter circuit 76 is Vdc1, the turn ratio N1: N2 is to be set so that the voltage transformed by the transformer 76 has the value Vs obtained by the equation (4). Although the voltage Vdc2 is used as the source voltage of the inverter 71 in the exemplary embodiment shown in FIG. 9, the voltage Vdc1 or the voltage Vdc1 + Vdc2 can also be used. Furthermore, it is also possible to set the output voltage Vi by PWM modulation, similar to the exemplary embodiments shown in FIGS. 7 and 8.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 10 ein Spannungs wandler gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfin dung erläutert.A voltage converter according to another embodiment of the invention is explained below with reference to FIG. 10.

Bei den in den Fig. 1, 5, 7 und 9 dargestellten Ausführungs beispielen sind die Ausgänge der zwei Diodengleichrichter in Reihe geschaltet, jedoch sind bei diesem Ausführungsbeispiel diese Ausgänge parallel geschaltet. In Fig. 10 sind die mit den Zahlen 1-3, 6 und 7 gekennzeichneten Komponenten diesel ben, die bei den obigen Ausführungsbeispielen dieselben Zah len tragen, und nachfolgend werden nur Bestandteile des in Fig. 10 dargestellten Spannungswandlers erläutert, die sich von denen des bei den obigen Ausführungsbeispielen darge stellten Spannungswandlers unterscheiden. Die Beschaltung der Diodengleichrichter 4 und 4′ und der Transformatoren 2 und 3 ist dieselbe wie beim in Fig. 9 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel. Die Zahl 5 kennzeichnet einen Glättungskon densator, der gemeinsam mit den Ausgängen der Gleichrichter 4 und 4′ verbunden ist, die an ihren Ausgängen parallel ge schaltet sind, und die Zahl 77 kennzeichnet einen Transfor mator, dessen Windungsverhältnis N1 : N2 : N3 = 1 : N : N ist, wobei die Sekundärwicklungen N2 und N3 mit den Ausgän gen der Gleichrichter 4′ bzw. 4 in Reihe geschaltet sind. Ferner ist die Primärwicklung N1 mit der einphasigen Wech selspannungsquelle 7 verbunden. Außerdem sind die Sekundär wicklungen N2 und N3 so mit den Ausgängen der Gleichrichter 4 und 4′ verbunden, daß die Polarität jeder der Wicklungen N2 und N3 umgekehrt zur Polarität jedes der Ausgänge der Gleichrichter 4 und 4′ ist.In the embodiment shown in FIGS. 1, 5, 7 and 9, the outputs of the two diode rectifiers are connected in series, but in this embodiment, these outputs are connected in parallel. In Fig. 10, the components identified by the numbers 1-3 , 6 and 7 are the same, which bear the same numbers in the above exemplary embodiments, and only components of the voltage converter shown in FIG. 10 that differ from those of the are explained below differ in the above embodiments Darge presented voltage converter. The circuitry of the diode rectifier 4 and 4 'and the transformers 2 and 3 is the same as the exemplary embodiment shown in FIG. 9. The number 5 denotes a smoothing capacitor, which is connected together to the outputs of the rectifiers 4 and 4 ', which are connected in parallel at their outputs, and the number 77 denotes a transformer, whose turns ratio N1: N2: N3 = 1: N: N, the secondary windings N2 and N3 being connected in series with the outputs of the rectifiers 4 'and 4, respectively. Furthermore, the primary winding N1 is connected to the single-phase AC voltage source 7 . In addition, the secondary windings N2 and N3 are connected to the outputs of the rectifiers 4 and 4 'so that the polarity of each of the windings N2 and N3 is reversed from the polarity of each of the outputs of the rectifiers 4 and 4 '.

Funktionen dieses Ausführungsbeispiels werden auf einfache Weise wie folgt erläutert. Die einphasige Wechselspannungs quelle 7 gibt eine Rechteckwelle Vi der Signalhöhe Vs mit dem Sechsfachen der Frequenz der dreiphasigen Wechselspan nungsquelle 1 aus, ähnlich wie beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Das Windungsverhältnis N des Transfor mators 77 ist in geeigneter Weise auf die Zahl eingestellt, die der Nennausgangsspannung des als Spannungsquelle 7 ver wendeten Wechselrichters entspricht. In der folgenden Erläu terung ist der Einfachheit halber N = 1 angenommen. Daher wird die Spannung Vi als solche an die Wicklungen N2 und N3 ausgegeben. Die Ausgangsspannung Vrec1 und Vrec2 der Dioden gleichrichter 4 und 4′ sowie die Spannung Vdc sind wie folgt ausgedrückt:Functions of this embodiment are easily explained as follows. The single-phase AC voltage source 7 outputs a square wave Vi of the signal level Vs with six times the frequency of the three-phase AC voltage source 1 , similar to the embodiment shown in Fig. 1. The turns ratio N of the transformer 77 is suitably set to the number corresponding to the nominal output voltage of the inverter used as voltage source 7 . In the following explanation, N = 1 is assumed for the sake of simplicity. Therefore, the voltage Vi as such is output to the windings N2 and N3. The output voltage Vrec1 and Vrec2 of the diode rectifiers 4 and 4 'and the voltage Vdc are expressed as follows:

Vrec1 = Vdc + Vi
Vrec2 = Vdc - Vi (6).Vrec1 = Vdc + Vi
Vrec2 = Vdc - Vi (6).

Durch dieses Ausführungsbeispiel erzielte Ergebnisse sind dieselben wie sie durch das in Fig. 1 dargestellte Ausfüh rungsbeispiel erzielt werden. D.h., daß der Eingangsstrom und die ausgegebene Gleichspannung mit denen übereinstimmen, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind; die Wirkung dieses Aus führungsbeispiels ist dieselbe wie die des in Fig. 1 darge stellten Ausführungsbeispiels. Nun ist der in den Glättungs kondensator 5 fließende Strom Irec durch die folgende Glei chung wiedergegeben:Results achieved by this embodiment are the same as those achieved by the embodiment shown in FIG. 1. That is, the input current and the output DC voltage match those shown in Fig. 3; the effect of this exemplary embodiment is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1. Now the current Irec flowing in the smoothing capacitor 5 is represented by the following equation:

Irec = Irec1 + Irec2 (7).Irec = Irec1 + Irec2 (7).

Wie es durch die Kurvenbilder (e) und (f) in Fig. 3 darge stellt ist, sind Oberwellen in der Summe von Irec1 und Irec2 beinahe auf Null verringert, da die Phasen der Oberwellen im Strom Irec1 umgekehrt zur Phase der Oberwellen im Strom Irec2 sind. Daher kann die Kapazität des Glättungskondensa tors stark verringert werden, so daß ein Kondensator klei ner Kapazität dazu ausreicht, eine Wechselspannung mit sehr kleinen Oberwellen zu erzielen. Durch das Verwenden eines Transformators zum Verbinden der Diodengleichrichter und der einphasigen Wechselspannungsquelle, wie für dieses Ausfüh rungsbeispiel erläutert, ist es möglich, die Kompensations spannung unter Verwendung nur einer einzigen einphasigen Wechselspannungsquelle an die zwei Diodengleichrichter anzu legen.As shown by the graphs (e) and (f) in FIG. 3, harmonics in the sum of Irec1 and Irec2 are almost reduced to zero, since the phases of the harmonics in the current Irec1 are reversed to the phase of the harmonics in the current Irec2 are. Therefore, the capacitance of the smoothing capacitor can be greatly reduced, so that a small capacitance capacitor is sufficient to achieve an AC voltage with very small harmonics. By using a transformer to connect the diode rectifier and the single-phase AC voltage source, as explained for this exemplary embodiment, it is possible to apply the compensation voltage to the two diode rectifiers using only a single single-phase AC voltage source.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wechselrichters erläutert.Another exemplary embodiment of an inverter according to the invention is explained below with reference to FIG. 11.

In Fig. 11 sind die mit den Zahlen 1-7 gekennzeichneten Kom ponenten dieselben, die in Fig. 10 mit denselben Zahlen ge kennzeichnet sind, und nachfolgend werden nur Bestandteile des in Fig. 11 dargestellten Spannungswandlers beschrieben, die sich von denen des in Fig. 10 dargestellten Spannungs wandlers unterscheiden. Die Zahlen 78 und 78′ kennzeichnen zwei Transformatoren, deren Windungsverhältnisse N1 : N2 = 1 : 2 sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Ausgänge der zwei Diodengleichrichter zueinander parallel geschaltet, ähnlich wie beim in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbei spiel. Die Funktionen dieses Ausführungsbeispiels sind im Prinzip dieselben wie die des in Fig. 10 dargestellten Aus führungsbeispiels.In FIG. 11, the components identified by the numbers 1-7 are the same, which are identified by the same numbers in FIG. 10, and only components of the voltage converter shown in FIG. 11 that differ from those of the one shown in FIG differ voltage illustrated. 10 converter. The numbers 78 and 78 'identify two transformers whose turns ratios are N1: N2 = 1: 2. In this embodiment, the outputs of the two diode rectifiers are connected in parallel to each other, similar to the game shown in FIG. 10. The functions of this embodiment are in principle the same as those of the exemplary embodiment shown in FIG. 10.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Spannung Vi unter Verwendung der zwei Transformatoren 78 und 78′ seriell an jeden der Ausgänge der Diodengleichrichter 4 und 4′ ange legt. Die Funktionen der zwei Primärwicklungen der Transfor matoren hängen nicht davon ab, ob diese zwei Primärwicklun gen zueinander in Reihe geschaltet sind, wie es in Fig. 11 dargestellt ist, oder ob sie parallel geschaltet sind. Die Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels sind dieselben wie diejenigen des in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbei spiels.In this embodiment, the voltage Vi is applied using the two transformers 78 and 78 'serially to each of the outputs of the diode rectifiers 4 and 4 '. The functions of the two primary windings of the transformers do not depend on whether these two primary windings are connected in series with one another, as shown in FIG. 11, or whether they are connected in parallel. The effects of this embodiment are the same as those of the embodiment shown in FIG. 10.

Ferner können, wenn die in Fig. 5 dargestellte Spannungs quelle 7A, die in Fig. 7 dargestellte Spannungsquelle 7B oder die in Fig. 9 dargestellte Spannungsquelle 7C bei den in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispielen als einphasige Wechselspannungsquelle verwendet wird, die selben Funktionen ausgeführt werden, wie sie oben angegeben sind, und es können dieselben Effekte wie bei den Ausfüh rungsbeispielen erzielt werden, bei denen die Ausgänge der Gleichrichter in Reihe geschaltet sind.Further, the voltage source shown in FIG. 7 7 B or 7 C is used in the in FIGS. Exemplary embodiments shown 10 and 11 as single-phase AC voltage source in Fig. Voltage source 9 shown can, if the voltage shown in Fig. 5 source 7 A, , the same functions are performed as specified above, and the same effects can be achieved as in the exemplary embodiments in which the outputs of the rectifiers are connected in series.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 ein Spannungs wandler gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfin dung beschrieben.A voltage converter according to another embodiment of the invention will be described below with reference to FIG. 12.

Bei den in den Fig. 1, 5, 7 und 9 dargestellten Ausführungs beispielen wird die Spannung Vi zwischen den Reihenverbin dungspunkt der Ausgänge der Gleichrichter 4 und 4′ und den Mittelpunkt der Gleichspannungsausgabe des Spannungswandlers gelegt. Andererseits wird, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, bei diesem Ausführungsbeispiel die Spannung Vi seriell zwischen den Gleichrichter 4 und den Gleichrichter 4′ ge legt. Beim oben genannten Aufbau des Spannungswandlers kann der Gleichspannungsausgang der Gleichrichter 4 und 4′ dieses Ausführungsbeispiels auf dieselbe Weise wie der Gleichspan nungsausgang der Gleichrichter 4 und 4′ bei den oben genann ten, in den Fig. 1, 5, 7 und 9 dargestellten Ausführungsbei spielen geändert werden, und die Wirkungen dieses Ausfüh rungsbeispiels sind dieselben wie die der oben angegebenen Ausführungsbeispiele.In the execution examples shown in FIGS . 1, 5, 7 and 9, the voltage Vi is placed between the series connection point of the outputs of the rectifiers 4 and 4 'and the center of the DC voltage output of the voltage converter. On the other hand, as shown in Fig. 12, in this embodiment, the voltage Vi serially between the rectifier 4 and the rectifier 4 'ge. In the above structure of the voltage converter, the DC voltage output of the rectifiers 4 and 4 'of this embodiment can play in the same manner as the DC voltage output of the rectifiers 4 and 4 ' in the above-mentioned, shown in Figs. 1, 5, 7 and 9 Ausführungsbei are changed, and the effects of this embodiment are the same as those of the above embodiments.

Obwohl unter Verwendung der zwei Transformatoren 2 und 2′ zwei Spannungen, deren Phasen um 30° gegeneinander verscho ben sind, bei allen Spannungswandlern der oben genannten Ausführungsbeispiele in die zwei Diodengleichrichter 4 und 4′ eingegeben werden, ist es möglich, daß die zwei Trans formatoren 2 und 3 zu einem einzigen Transformator inte griert werden, der aus einer Primärwicklung (auf der Seite der Spannungsquelle) mit Δ-Wicklung (oder Y-Wicklung) sowie zwei Sekundärwicklungen mit Δ-Wicklung und Y-Wicklung be steht. Da es die Aufgabe der Transformatoren ist, die Phasen der Spannungen von der Spannungsquelle um 30° gegeneinander zu verschieben, können dann, wenn ein Transformator mit Δ-Y- Beschaltung nur für einen Diodengleichrichter verwendet wird und eine Wechselspannungsdrossel mit einer Streuinduktivi tät, die der Streuinduktivität des Transformators ent spricht, zwischen den anderen Diodengleichrichter und die Spannungsquelle 1 geschaltet wird, dieselben Wirkungen wie im Fall erzielt werden, bei dem ein Transformator oder zwei mit den beiden Diodengleichrichtern 4 und 4′ verbunden sind.Although using the two transformers 2 and 2 'two voltages, the phases of which are shifted by 30 ° to one another, are entered into all the voltage converters of the above-mentioned exemplary embodiments in the two diode rectifiers 4 and 4 ', it is possible that the two transformers 2 and 3 integrated into a single transformer, which consists of a primary winding (on the side of the voltage source) with Δ winding (or Y winding) and two secondary windings with Δ winding and Y winding. Since it is the task of the transformers to shift the phases of the voltages from the voltage source by 30 ° relative to each other, when a transformer with Δ-Y wiring is used only for a diode rectifier and an AC choke with a leakage inductance that the Stray inductance of the transformer speaks ent, is switched between the other diode rectifier and the voltage source 1 , the same effects can be achieved as in the case in which a transformer or two are connected to the two diode rectifiers 4 and 4 '.

Bei allen obigen Ausführungsbeispielen sind zwar Spannungs wandler mit Diodengleichrichtern, die als aus Halbleiterele menten aufgebaute Gleichrichter verwendet werden, erläutert, jedoch werden bei einem Spannungswandler, bei dem anstelle der Diodengleichrichter ein Thyristorumrichter verwendet ist, dieselben Wirkungen erzielt. Ferner sind bisher zwar Fälle erläutert, gemäß denen eine Spannungsquelle als ein phasige Wechselspannungsquelle verwendet ist, jedoch werden dieselben Wirkungen erzielt, wenn als einphasige Wechsel spannungsquelle eine Stromquelle verwendet wird. Im Fall der Verwendung einer Stromquelle ist es bevorzugt, dieselbe so aufzubauen, daß sie ein Zerhacker-Stromsignal erzeugt.In all of the above embodiments there is voltage converter with diode rectifiers that are made of semiconductor built rectifiers are explained, however, when using a voltage converter instead of the diode rectifier uses a thyristor converter has the same effects. Furthermore, so far Cases explained according to which a voltage source is considered a phase AC source is used, however achieves the same effects when as a single phase change voltage source a current source is used. In the case of Using a power source, it is preferred to do the same to build up a chopper current signal.

Claims

1.Voltage converter with a voltage converter ( 4 , 4 ') made of semiconductor elements, in which a three-phase AC voltage source ( 1 ) an AC voltage is input to generate a DC voltage or a DC current, characterized by a single-phase AC voltage source ( 7 ) for applying a AC voltage six times the frequency of the three-phase AC voltage source at an output connector part of the voltage converter.

2. Voltage converter according to claim 1, characterized in that the voltage converter consists of at least one diode rectifier ( 4 , 4 ') consists of several semiconductor elements.

3. Voltage converter according to claim 2, characterized in that the voltage converter consists of a first diode rectifier ( 4 ) and a second diode rectifier ( 4 '), the output connection of the first diode rectifier being connected in series with the output connection of the second diode rectifier and wherein the phase of the AC voltage input from the three-phase AC voltage source ( 1 ) into the second diode rectifier is shifted by 30 ° relative to the phase of the voltage input from the three-phase AC voltage source into the first diode rectifier.

4. Voltage converter according to claim 2, characterized in that the voltage converter consists of a first diode rectifier ( 4 ) and a second diode rectifier ( 4 '), the output connection of the first diode rectifier being connected in parallel with the output connection of the second diode rectifier and wherein the phase of the AC voltage input from the three-phase AC voltage source ( 1 ) into the second diode rectifier is shifted by 30 ° relative to the phase of the voltage input from the three-phase AC voltage source into the first diode rectifier.

5. Voltage converter according to one of claims 3 or 4, characterized in that using the single-phase AC voltage source ( 7 ) an AC voltage to the output terminal of the second diode rectifier ( 4 ') is placed, which is the other way round to the phase of the output terminal of the first Diode rectifier ( 4 ) is alternating voltage.

6. Voltage converter according to one of claims 2-5, characterized in that the single-phase AC voltage source ( 7 ) applies a rectangular AC voltage to the output connections of the first and second diode rectifiers ( 4 , 4 ').

7. Voltage converter according to one of claims 2-6, characterized in that the amplitude of the to the output connections from the first and second diode rectifiers ( 4 , 4 ') applied AC voltage is changed depending on the detected output currents of the first and second diode rectifiers.

8. Voltage converter according to claim 7, characterized in that the single-phase AC voltage source ( 7 ) consists of egg nem inverter, based on the detected values of the output currents of the first and second rectifier age ( 4 , 4 ') controlled by the PWM control method becomes.

9. Voltage converter according to claim 8, characterized in that the DC voltage source of the inverter controlled by the PWM control method is formed by the output voltage from the diode rectifier ( 4 , 4 ').