JPH02193569A - 負荷給電用回路配置 - Google Patents

負荷給電用回路配置

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JPH02193569A
JPH02193569A JP1307823A JP30782389A JPH02193569A JP H02193569 A JPH02193569 A JP H02193569A JP 1307823 A JP1307823 A JP 1307823A JP 30782389 A JP30782389 A JP 30782389A JP H02193569 A JPH02193569 A JP H02193569A
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マンフレッド アルバッハ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は少なくとも1つの交流電圧を伝達する幹線電
源からのエネルギで負荷に給電する回路配置に関するも
のである。
(背景技術) ドイツ特許出願P 3722337.2号は、エネルギ
を供給する目的でエネルギ蓄積器に与えられた時間期間
の間接続される交流電圧源からの電力を転送する回路配
置を開示しており、その回路配置はエネルギ蓄積器から
のエネルギを導出するため制御回路によって周期的に活
性されるスイッチを有している。この回路配置ではそこ
に発生する高周波擾乱は、交流電圧源がエネルギ蓄積器
に接続される時間期間以外のみ制御回路がそのスイッチ
を導通させる場合には抑圧され、すなわち交流電圧源に
は入りこまない。この回路配置は特に、周期的に活性化
されたスイッチの切換え処理に起因する干渉電圧と電流
を発生する幹線交流電圧からのエネルギを引出すスイッ
チモードの電力供給に使用され、その干渉電圧と電流は
幹線交流電圧に導入されるべきではない。交流電圧源と
エネルギ蓄積器との接続または分離は好適には整流器段
により有効になされる。エネルギ蓄積器を再充電すべく
整流器段が導通状態にある時間期間には、スイッチの活
性は遮断され、そこでこのスイッチは導通整流器段を介
して交流電圧源すなわち幹線電源にどんな干渉をも導入
しない。
しかしながら、活性されたスイッチの遮断はまたスイッ
チモードの電力供給により給電される負荷へのエネルギ
の供給を遮断し、それで負荷は周期的な−様でないエネ
ルギの供給を受ける。本発明の目的は、負荷への−様な
エネルギ供給と負荷から幹線電源への及びその逆方向へ
の干渉が信頼性高く抑圧されることとを簡単な手段で確
実に実施できる回路配置を提供せんとするものである。
冒頭に記載した型の負荷給電用回路配置においてこの目
的は、当該回路配置が、幹線電源の各端子用にブリッジ
整流器の第1の分枝として構成される整流器段を具える
整流器配置と、ブリッジ整流器の相補型分岐に従って前
記整流器段を介して充電され及びへ接続され得る各整流
器段用のエネルギ蓄積器と、負荷へ各エネルギ蓄積器を
接続するための蓄積器用スイッチング要素と、それによ
って、整流器段を介した幹線電源からのエネルギ蓄積器
への充電を循環的に続ける充電時間期間、すなわち整流
器段の導通位相以外に導通するようスイッチング要素が
切換え可能となる制御回路と、を具備することで解決さ
れる。
この発明は簡単な構成で−様な中断のない負荷へのエネ
ルギ供給をする回路配置での干渉抑圧の可能性を提供す
る。この目的には通常の型の精巧な高周波フィルタは要
求されない。幹線電源及び負荷から発生する干渉はこの
回路配置で抑圧することができる。それは唯1つの位相
や多位相幹線電源、すなわち交流電圧を各々伝達する任
意の数の端子を有する幹線電源にとって適切であり、さ
らにそれは幹線電源の端子の数による適用は回路モジュ
ールを連結することにより容易に効果的になされる。既
に提供した回路部品の規模は幹線電源の端子の付加によ
る部品の追加に際しても変える必要がない。
動作に際しエネルギ蓄積器は幹線電源のすべての端子用
整流器段を介して幹線電源からのエネルギで循環的に充
電される。同じ循環ではあるが時間に関してはシフト(
shift)  シて、エネルギ蓄積器はこの負荷にエ
ネルギを供給するためスイッチング要素を介して負荷へ
接続される。整流器段は好適には幹線電源からそれへの
供給交流電圧により制御されないかまたは導通すべくま
たは阻止されるべく切換えられる。制御回路は好適には
スイッチング要素活性用に整流器段の導通位相により制
御される。
スイッチング要素が導通すべく切換えられる時間期間(
スイッチング要素の導通位相)は好適には重なり合うこ
となく互いに隣接する。このことは一方ではエネルギ蓄
積器の1つが常にエネルギを転送するため負荷に接続さ
れるのを確実にするが、もう一方では少なくとも2つの
エネルギ蓄積器間の直接の導通接続が避けられる。その
結果、相互に接続した、異なって充電されたエネルギ蓄
積器間で発生しエネルギ損失をひきおこす平衡過程はさ
けられる。
少なくとも2つの端子を有する幹線電源からのエネルギ
を供給する本発明による回路配置は、幹線電源の関連端
子における電圧が他の端子における電圧の少なくとも1
つより小さくなる瞬時に各スイッチング要素の導通位相
が始まり、その導通位相が端子の数に対応した交流電圧
の周期の一部分にわたって延在するように配置される。
例えば2端子幹線電源においては、第1のエネルギ蓄積
器からのエネルギは、交流電圧の第1の半サイクルの間
に関連スイッチング要素を介して負荷に供給され、一方
交流電圧の第2の半サイクル間に第2のエネルギ蓄積器
が関連第2のスイッチング要素を介して負荷に接続され
る。対応する方法で第1のエネルギ蓄積器は第2の半サ
イクルで幹線電源により充電され第2のエネルギ蓄積器
は第1の半サイクルに充電される。
同様に、例えば3端子を有する幹線電源(例えば3相給
電ネツトワーク)の交流電圧の周期は3つの部分に分割
される。整流器段の導通位相はその時好適にはこの整流
器段に接続される幹線電源端子における電圧が2つの他
の端子における電圧より大きい前記周期の一部分である
。もしこの関係が2つの他の端子における電圧の少なく
とも1つに関して逆転されると、その整流器段の導通位
相は終端され、すなわちその整流器段は阻止状態に切換
ねる。整流器段の次の導通位相までの周期で、関連スイ
ッチング要素の導通位相がおこり、かくてエネルギ蓄積
器は確実にそれぞれの時間に幹線電源か負荷に接続され
る。
前述の方法を簡単に実現するためには、幹線電源端子の
電圧がスイッチング要素を制御する制御回路に印加され
る。その電圧はスイッチング要素の導通位相の開始及び
終端用の前述の基準を得るよう簡単な比較器配置により
制御回路で比較される。幹線電源の個々の端子における
電圧の比較とは別に、基準電圧レベル例えば零電位との
比較がまた評価される。
スイッチング要素は好適にはトランジスタの形態で、エ
ネルギ蓄積器の各々と負荷間の各エネルギ転送回路に関
連スイッチング要素を介してダイオードが配置される。
これらダイオードは異なった充電レベルの場合のエネル
ギ蓄積器間の平衡過程を確実に防止する。
幹線電源のすべての端子に平等に導入され、特に寄生容
量を介して負荷から始まりそして整流器段の部分で終る
いわゆる同相の電流を抑圧するためには、好適にはスイ
ッチング要素が負荷の第1の端子に接続されダイオード
が負荷の第2の端子に接続され、一方さらに整流器段と
関連蓄積器との間のダイオードに面する接続が導通位相
の継承に従って循環的に交換される。これらのダイオー
ドはその時2つの機能を持つことになる。
整流器段の導通位相に依存するスイッチング要素の簡潔
な信頼性ある制御のためには、その制御回路が各スイッ
チング要素用にインピーダンスネットワークを具え、各
ネットワークが幹線電源の関連端子に接続されるタップ
と、スイッチング要素の制御端子へ接続される第1の終
端接続と、スイッチング要素からはなれた関連エネルギ
蓄積器の端子へ接続される第2の終端接続とを有してい
る。さらにこのインピーダンスネットワークはそれ自身
への供給電圧は必要としない。スイッチング要素の制御
端子へ供給される制御電圧は簡単にスイッチング要素と
ともに実現される別の制御機能用の別の制御電圧と組合
わされることもできる。
スイッチモードの電力供給が負荷として用意される時は
、スイッチング要素が好適には構成部品を経済的にする
ようスイッチモードの電力供給のチョッパスイッチとし
て使用されてもよい。この目的のためスイッチング要素
はその導通位相の間により高い周波数の付加的制御信号
でクロックされる。特に、制御回路は負荷へエネルギを
供給するエネルギ蓄積器に表われる電圧と負荷により取
上げられるエネルギとに依存してスイッチング要素を制
御する素子をまた具えている。特にスイッチング要素は
パルス幅変調信号によって制御される。
さらに好適な実施例では、それによってエネルギ蓄積器
の1つの充電が擾乱される幹線電源の交流電圧における
擾乱の発生後、特にこの交流電圧の半波が欠落してしま
った時、スイッチング要素の導通位相の循環が予定の周
期復交流電圧のもとの関連導通位相が再び到達されるま
で与えられた時間期間だけ加速されるよう制御回路が適
合される。幹線電源の交流電圧の欠落または同じ型や同
じ効果の擾乱が幹線電源に発生する時にも、それによっ
て負荷にまたエネルギの供給が連続的になされる。原理
的に対応する大きな大きさのエネルギ蓄積器により交流
電圧のより長い欠落をブリッジすることも可能である。
しかしながら、スイッチング要素の前述のスイッチング
順次はエネルギ蓄積器の変わらぬ大きさで説明してきた
型の擾乱をブリッジする可能性を有する。その結果干渉
の防止は回路配置の設計をなんら増加させないで達成さ
れ得る。前記スイッチング順次によりスイッチング要素
の導通位相が特に不完全に給電されたエネルギ蓄積器と
関連するそれに関して発生する継続は、少な(ともはり
正確にエネルギが蓄積されたそれらエネルギ蓄積器に関
してスイッチング要素が導通されるべく切換えられる継
続によって置き代えられる。擾乱された交流電圧の次の
周期に関連エネルギ蓄積器が再び充電されるときのみ関
連スイッチング要素は再び導通位相に制御される。スイ
ッチング処理は本質的に導通位相の時間期間を減少し、
それで負荷用のエネルギがエネルギ蓄積器から取得され
る期間に、エネルギ蓄積器にないエネルギが通常の動作
状態、すなわち交流電圧と導通位相のもとの関連が到達
されるまで他のエネルギ蓄積器によって半波の間に供給
される。
原理的にまた他のスイッチング順次が可能であるが、当
該スイッチング順次は通常の循環継続と接続され、簡単
な制御手段を使用してそこから導出される。
交流電圧における干渉の発生を検出するため、整流器配
置の入力におけるこの電圧かエネルギ蓄積器における電
圧かを検出することが可能である。
干渉時のスイッチング順次は、例えば闇値以下になる充
電が関連交流電圧の半波の終端でのエネルギ蓄積器の1
つで検出される時はじめられる。
(実施例) 以下添付図面を参照し実施例により本発明の詳細な説明
する。
第1図は2つの端子4と5を有する幹線電源からのエネ
ルギを負荷15に供給する回路配置の第1の実施例を示
し、その幹線電源はその等偏口路線図で示され、幹線交
流電圧UWを供給する電圧源1と2つのアースに対し対
称に配置された幹線インピーダンス2及び3とから形成
されている。幹線電源1乃至5の端子4,5はこの場合
4つのダイオード7乃至10からなる整流器配置に接続
され、その整流器配置は一方ではダイオード7と8が他
方ではダイオード9と10がブリッジ整流器の第1の分
岐の形態で各々整流器段を表わしている。ダイオード7
.8で構成される第1の整流器段は幹線電源1乃至5の
第1の端子4に接続され、ダイオード9.10で構成さ
れる第2の整流器段は幹線電aX乃至5の第2の端子5
に接続されている。
エネルギ蓄積器If、 12はブリッジ整流器の相補型
分岐に従って各整流器段7.8と9.10それぞれに接
続され、すなわちエネルギ蓄積器11.12は関連整流
器段7.8と9.10のブリッジ整流器の分岐の直流端
子それぞれに接続されている。
各エネルギ蓄積器IL 12はスイッチング要素13゜
14それぞれを介して負荷15に接続されている。関連
スイッチング要素13.14が導通されると、エネルギ
蓄積器11.12それぞれからのエネルギは負荷15へ
流れこむ。このエネルギの流れはスイッチング要素13
.14を阻止状態にすることで遮断される。
スイッチング要素13.14はこの図には図示されてな
い制御回路により制御端子16.17それぞれを介して
活性される。
第2図は通常の動作での第1図に係る回路配置め機能の
しかたをいくつかの電流及び電圧波形を参照して示して
いる。第2図(a)には幹線交流電圧UWが時間tに対
して正弦波としてプロットされ、正の半波から始まって
いる。第2図(b)及び第2図(C)は第1及び第2の
エネルギ蓄積器11及び12における電圧UCI及びt
Jc2の時間に関する変化を示し、エネルギ蓄積器は第
1図の実施例の場合コンデンサの形態である。第2図(
d)は負荷15での電圧Uしの時間に関する変化を示し
ている。
幹線交流電圧UI/jの正の半波の間第1のスイッチン
グ要素13は導通状態、すなわち導通位相にあり、一方
第2のスイッチング要素14は阻止にある。従って第1
のエネルギ蓄積器11のみが負荷15に接続される。整
流器段7.8と9,10が阻止されている限り、第1の
エネルギ蓄積器11での電圧UCIの時間に関する変化
は負荷15へのエネルギの供給によってのみ決まり、一
方第2のエネルギ蓄積器12での電圧UC2は一定であ
る。幹線交流電圧四が瞬時口で電圧UC2の値を越える
と、第2の整流器段のダイオード10は導通する。充電
電流IWがこのダイオードを介して幹線電源1乃至5か
ら第2のエネルギ蓄積器12へ流れる。充電電流■−用
電流回路は第1の整流器段7.8の同じ導通ダイオード
7をよぎって閉路する。電圧UC2は次に幹線交流電圧
U−が瞬時t2でそのピークを越えて再び減少するまで
電圧開に比例して増大する。ダイオード7゜10は次に
阻止され、電圧UC2は続いて一定にとゾまり充電電流
1−は消失する。
瞬時t3での幹線交流電圧UWの零交点では、スイッチ
ング要素13.14は制御回路により切換えられる。幹
線交流電圧開の次の負の半波の間、第2のスイッチング
要素14はその導通位相となり一方第1のスイッチング
要素13は阻止状態になる。負荷15は今や第2のエネ
ルギ蓄積器12から供給される。
続いて、電圧UC2は瞬時L3から減少し始め一方第1
のエネルギ蓄積器11での電圧UC1はそれが負荷10
および幹線電圧1乃至5から分離している間ははじめ一
定のま\である。
幹線交流電圧UWのレベル、すなわち幹線電源1乃至5
の第1の端子4での電圧の瞬時値が瞬時L4で第1のエ
ネルギ蓄積器IIでの電圧υC1の値を越えると、その
充電は第1の整流器段7.8のダイオード8を介して始
まり、第2の整流器段9.10のダイオード9を介して
充電電流の対応する帰還がある。今や負の充電電流IW
は瞬時t5で幹線交流電圧Uwがそのピークを越えてダ
イオード8,9が次に阻止状態に切換わるまで流れる。
電圧UCIはそれ故瞬時L6での幹線交流電圧LIWの
他の零交点まで一定にとヌ゛まり、一方電圧UC2は連
続して減少する。
瞬時t6以後は説明してきた瞬時tlからt5までの過
程が繰返えされる。
説明してきた動作(通常の動作)では、関連整流器段7
,8及び9.10の導通位相と接続されたスイッチング
要素13.14の導通位相とは各エネルギ蓄積器11.
12それぞれについて時間に関し分離され、それでエネ
ルギ蓄積器は幹線電源1乃至5のみか負荷15のみかに
接続される。幹線電源1乃至5と負荷15間の通した接
続はそれによって避けられ、それで干渉(幹線電源と負
荷間)はこの通路を介しては転送され得ない。しかしな
がら第2図(d)に示されているように常にエネルギ蓄
積器11゜12のうちの1つが負荷15に接続されて連
続してエネルギがそれに供給されている。これに対応し
て負荷15における電圧Uしは常に零とは異なる値にな
る。スイッチング要素13.14の関連導通位相での電
圧UCIとUC2及びそれ放電圧ULが減少する範囲は
負荷15のエネルギ消費に依存する。このエネルギ消費
それ故にエネルギ蓄積器11.12からの電流供給が増
大すると、電圧ULは幹線交流電圧州の半波の間により
強く減少する。エネルギ蓄積器11゜12は好適には、
幹線交流電圧開の零交点の瞬時それ故に2つのスイッチ
ング要素の導通位相間の一切換わり瞬時における電圧U
Lが、最大可能電流時それ故に負荷15への最大エネル
ギ供給時に丁度最小値として許容される電圧値を持つよ
うな大きさである。
第2図に示される動作では第1のスイッチング要素13
は、瞬時t3とt4間及び瞬時t5とt6間周期にダイ
オード8と9を導通位相以外の非導通にとどめる。原理
的にこれらの周期が整流器段7,8及び9,10かスイ
ッチング要素13.14かによりそれらの導通位相をひ
き伸ばすために利用されてもよい。特に負荷15による
エネルギ蓄積器11.12のより大きな放電と電圧UC
I とUC2の関連のより強い減少の場合には、瞬時L
3と14間周期はエネルギ蓄積器11と12の充電用に
少なくとも一部が使用されるだろう。瞬時t5とt6間
周期はその時スイッチング要素13の導通位相をひき伸
ばすために使用でき、これはまた第2のスイッチング要
素14の導通位相に適用される。2つのスイッチング要
素13.14が導通にある周期では、2つのエネルギ蓄
積器11゜12間電圧は平衡がとれ、エネルギ消失が生
じる。
このようなエネルギ消失に関していえばスイッチング要
素13.14の導通位相はそれ故互いに重なり合わない
ように隣接するのがよい。
第1図はさらに破線で高周波フィルタを示しており、こ
れは幹線電源の端子4及び5から整流器配置7乃至10
への導線に随意に配置することができる。このフィルタ
は非常に高い周波数のありうる干渉を抑圧することが可
能で、この干渉はある条件のもとダイオード7乃至10
の容量または寄生容量によって通過される。しかしなが
ら、か\る高周波フィルタは比較的大きな振幅の非常に
高い周波数干渉成分が存在する時にのみ用意される。
第3図は3相電流ネツトワークのR,S及びTによって
示される交流電圧をその3つの端子21゜22、23で
伝達する3端子電源として動作する本発明に係る回路配
置の実施例を示す。第4図は第3図に係る回路配置の第
1のモードを、第5図は同配置の2つの別のモードを示
す。
第3図の整流回路は各々2つのダイオード24゜25、
26.27と28.29を有する3つの整流器段を持っ
ている。各整流器段24.25.26.27と28.2
9はそれぞれ第1図と同じようにコンデンサ形態の3つ
のエネルギ蓄積器30.31と32の1つに接続されて
いる。エネルギ蓄積器30乃至32はそれぞれスイッチ
ング要素33.34と35を介して各々負荷15に接続
されている。エネルギ蓄積器30.31と32で発生す
る電圧はそれぞれOCR,UC5及びOCTで示され、
負荷での電圧は再びULで示される。参照符号GLR。
GLS及びGLTとSR,SS及びSTは整流器段特に
ダイオード24.26.28の導通及び阻止状態を明確
にし、及びスイッチング要素33.34.35の導通位
相を表わすための状態変数である。これら参照符号の最
後の文字は3相電流ネツトワークの関連交流電圧R,S
、Tを示している。
第3図はさらにブロック線図で制御回路36を示し、そ
れは制御端子37.38及び39それぞれを介してスイ
ッチング要素33.34及び35を制御する。スイッチ
ング要素33乃至35の時間に関する導通位相の正確な
制御のためには、エネルギ蓄積器30乃至32での電圧
OCR,UC5,OCTと同じく幹線電源の端子21乃
至23からの交流電圧R,S、Tも制御回路に印加され
る。対応する導線は破線及び−点鎖線で示され参照番号
は40.41.42及び43.44.45である。
第4図に係る線図では図示される電圧の時間に関する変
化すべてと状態変数が共通の時間軸に対してプロットさ
れている。第4図(a)は幹線電源の端子21.22と
23それぞれの交流電圧R,SとTを示し、これら電圧
は通常の方法で位相が各々120’ずれている。これら
交流電圧はエネルギ蓄積器30乃至32を充電するため
整流器段24乃至29を介して印加されるのみならず制
御回路36へ導線40乃至42を介して印加される。例
えば、公知の比較器回路の助けを得て交流電圧R,S、
Tの瞬時値が互いに対をなし一致するかまたはこれら電
圧間の対の差が符号の変わる瞬時を検出する。次にスイ
ッチング要素33乃至35の導通位相が制御端子37乃
至39を介して始められる。図示の実施例において第4
図(C)による第1のスイッチング要素33の導通位相
は第1の端子21での交流電圧Rの値が第2の端子22
での交流電圧Sの値以下になる時に始まる。この導通位
相は交流電圧R,S、Tの周期の173にわたって延在
し、第4図に係る線図ではこの1/3は瞬時t13とt
15間周期である。第4図(C)では状態変数SRはこ
の周期で値“′1”となる。瞬時t15では制御回路3
6は交流電圧SとT開蓋の符号の逆転を検出し、対応す
る方法で導通位相が瞬時t17まで続く第2のスイッチ
ング要素34に関し始められ、第4図(f)でこのこと
は状態変数SSで示される。
対応する方法で第4図(i)の状態変数STにより示さ
れる第3のスイッチング要素35の導通位相が交流電圧
TとR間を比較して瞬時t17で始められる。
か(て導通位相は関連端子での交流電圧が他の交流電圧
の少なくとも1つより小さくなる瞬時に始まり、それら
は、重なり合うことなく隣接する方法で、幹線電源の端
子番号に対応する交流電圧R1S、Tの周期の一部に延
在する。
このようにして導通位相の簡単な制御が第1図を参照し
て説明してきた有意性に加えて到達される。
スイッチング要素33.34.35の導通位相と一致し
てエネルギ蓄積器30.31.32は負荷15に接続さ
れ、蓄積器に表われる電圧OCR,UCS及びOCTは
それらの放電、すなわち負荷へのエネルギの供給と一致
して減少する。第4図(d)、同(g)及び(2)の線
図では瞬時t13からLi2. Li5からLi7及び
Li7からLi9のこれらの変化が例として示され、交
流電圧R,S、Tの周期について繰返えされる。周期t
13からLi5については時間に関する変化が太い実線
で強8周されている。
図示される実施例ではエネルギ蓄積器30.31゜32
は幹線電源の関連端子21.22.23それぞれでの交
流電圧R,S、Tが他の交流電圧を越える周期間に充電
される。第1の端子21での交流電圧Rについては、こ
れは例えばダイオード24が導通になる期間tllから
Li2であり、状態°′1″′への状態変数GLRの切
換えで示され、そこでは電圧OCRが交流電圧Rに追随
する。瞬時t12で越える交流電圧Rのピーク後は、第
1の蓄積器30での電圧OCRの値が一定値になり、そ
れは第1の整流器段、特にダイオード24が阻止され、
従ってGLRが値°“0″となり、第1のスイッチング
要素33の導通位相がいまだ始まらないからである。こ
の期間には状態変数SRはいまだ値“0”にある。エネ
ルギ蓄積器の充電の間の電圧と状態変数の関係は交流電
圧Rの例について太めの実線でまた強調されており、そ
れらは電圧UCS及びUCTと状態変数GLS及びGL
Tに関して第4図(e)、 (g)、 (h)及び仮)
の線図で対応して繰返えされている。
負荷15での電圧ULは第4図(1)に示されており、
それは第2図と同様に、スイッチング要素33.34゜
35の各導通位相間の電圧変数OCR,UCS及びOC
Tからなっている。
第5図は第4図に係る動作モードの2つの修正例を示し
、これに関しては電圧及び状態変数が同様に順次に示さ
れている。個々のスイッチング要素33.34.35の
導通位相が関連交流電圧R,S。
Tが他の交流電圧すべてより小さくなる瞬時にのみ始め
られる。交流電圧Rの例ではこれはLi4乃至t16周
期で示され太めの実線で強調されている。
他方エネルギ蓄積器30.31.32を充電する時間期
間は変らずに残り、すなわち交流電圧Rについては瞬時
口1とLi2問およびLi7とLi8間などなどである
。第4図に係る動作の状態と比較してスイッチング要素
33.34.35の導通位相と関連エネルギ蓄積器30
.31.32を充電する時間期間との間の時間的距離は
削減され、一方その充電する時間期間と関連スイッチン
グ要素の次の導通位相との間の時間的距離は同じ程度増
加される。しかしながら他の点では同じ過程が再び発生
し線図はそれ故同じ波形を示す。
特に負荷15が非常に低い電圧ULで給電され得るスイ
ッチモードの電力供給として構成される時には、エネル
ギ蓄積器30.3L 32の容量は負荷15により取上
げられる最大の可能なエネルギの場合に、各スイッチン
グ要素33.34.35の導通位相の終端での電圧tl
Lが著しく減少するか少なくともはヌ゛値零に減少する
程小さい大きさにすることができる。
このことはこれら低電圧へスイッチモードの電力供給で
配置されたチョッパスイッチの動作の、特にスイッチを
制御する信号のパルス幅変調による適応を要求する。
この動作モードの結果は第5図に破線で示されている。
スイッチング要素33.34.35の導通位相はそれら
の位置が時間に関する限り変わらず、対応して電圧UC
R,UCSとUCT及び電圧ULのみが零の値に減少す
るまで示されている。その結果エネルギ蓄積器30.3
1.32を充電する時間期間はより以前の、すなわち前
に述べた瞬時t13. Li5. Li7゜Li9. 
t21とt23それぞれの代りにLi3’、  Li5
’Li7’ 、 Li9’ 、 t21’ とt23′
で始まる。これらのより以前の瞬時に移動させられる整
流器段の導通位相の開始は状態変数GLR,GLS及び
GLTそれぞれについて第5図(b)、 (e)と(ハ
)の線図に破線で示されている。
このことは幹線整流器と接続して通常用いられる蓄積コ
ンデンサ用の容量の175の小さい容量が選択されてコ
ンデンサが使用される時は、エネルギ蓄積器30.31
.32の容量値の全体にわたる大きさが決められるだろ
う。にもか−わらずいわゆる幹線ハムは負荷15により
構成されるスイッチモードの電力供給によっては転送さ
れない。この動作状態ではエネルギ蓄積器30.3L 
32を充電する時間期間の伸長は有益で、そのため幹線
電源の端子21、22.23から導出される充電電流の
高調波は振幅が削減される。このことはまた負荷15に
よる干渉の導入削減に寄与する。
スイッチモードの電力供給の形態を取る負荷15の別の
チョッパスイッチを有効に使用するために、スイッチン
グ要素33.34.35が好適にはそれらの導通位相が
チョッパスイッチと一致する間、制御端子37.38.
39を介して制御回路36により制御されてよく、すな
わちそれらは負荷により取上げられるエネルギに従って
パルス幅変調で特にクロックされる。この目的に必要な
制御信号は負荷15から負荷電流制御導線46を介して
制御回路36に印加される。制御回路36は例えばクロ
ック発振器を有し、そのクロック信号は制御信号によっ
てパルス幅変調され導通位相に従って制御端子37.3
8.39へ供給される。
第6図は第1図の配置の修正を示し、その対応する構成
要素は同じ参照番号を有している。加うるに制御回路1
8が示されており、それはこの実施例の2端子幹線電源
用に第3図の制御回路36の対応する機能を有している
。また第3図に従って幹線電源1乃至5の端子4,5で
の電圧はこの制御回路に導線51.52を介して印加さ
れ、エネルギ蓄積器11.12での電圧UCI とUC
2はこの回路へ導線53、54を介して印加される。
スイッチング要素13.14がトランジスタとして形成
されるなら、エネルギ蓄積器IIと12のうちの1つと
負荷15との間の各エネルギ転送回路に1つのダイオー
ドを配置するのが有効で、この回路はスイッチング要素
13と14を介して閉路され、そのダイオードにより異
なったスイッチング要素でのエネルギ蓄積器11と12
の異なった充電の場合に表わされる逆方向電圧が、スイ
ッチング要素13と14の1つの導通位相の間に問題と
して取上げられる。
これらのダイオードはスイッチング要素13.14と直
列に直接配置される。
第6図で参照番号55と56を有するダイオードはスイ
ッチング要素13.14と直接直列には接続されなくて
、エネルギ蓄積器11.12と負荷の間のエネルギ転送
回路のスイッチング要素13.14からは離れた負荷1
5の第2の端子に接続されている。加うるに、整流器段
7.8及び9.10と関連エネルギ蓄積器11.12間
の整流器配置のダイオード7.9側の接続は循環的に交
換される。2端子幹線電源でのこの交換は整流器配置の
ダイオード7を第1のエネルギ蓄積器11の代りに第2
のエネルギ蓄積器12へ接続し、ダイオード9を第2の
エネルギ蓄積器12の代りに第1のエネルギ蓄積器11
へ接続することにより簡単に実行される。多位相幹線電
源の場合これらの端子は関連スイッチング要素の導通位
相の順次に従って循環的に交換されねばならぬ。
この方法によりエネルギ蓄積器11と12間エネルギ交
換は遮断されるのみならずこの配置のダイオード55.
56はまたいわゆる同相の干渉電流の強い削減に寄与す
る。これら同相の干渉電流は特にもし第3図を参照して
述べてきたようにスイッチング要素13.14が負荷1
5用にチョッパスイッチとして同時にクロックされると
すれば発生される。電気電位のかなり急峻なとびがその
時スイッチング要素13.14および負荷15間接合点
に生じる。これらのとびは回路配置に常に表われる寄生
容量57を介してアース電位に関して導出され、この幹
線のアース接続を介して幹線電源1乃至5に導入される
。ダイオード7と9が交互に導通する整流器段の導通位
相の間、同相の干渉電流用の電流回路は負荷15と同じ
くこれらダイオード及び負荷インピーダンス2と3をよ
ぎって閉路されるだろう。ダイオード55.56は同相
の干渉電流用のこれら電流回路を遮断し、それは2つの
ダイオード55.56のうちの1つのダイオードが阻止
され、すなわち整流器配置7乃至10のまさに導通の役
目をするダイオード7または9に接続される阻止された
関連スイッチング要素13.14により電流を伝達しな
いからである。
第7図は制御回路のかなり簡単な実施例である第1図に
係る回路配置の別の実施例を示している。
各スイッチング要素13.14それぞれ用に部品191
゜192が配置されている。制御回路191.192は
これらスイッチング要素13.14の各々用に2つの抵
抗16L 162と171.172各々からなるインピ
ーダンスネットワークを具えている。制御回路の各部品
191、192すなわち各インピーダンスネットワーク
は幹線電源の関連端子4.5のそれぞれにタップ、この
例では抵抗161と162及び171と172間接続に
より接続され、一方第1の終端接続により(抵抗161
.171を介して)スイッチング要素13.14それぞ
れの制御接続16.17の1つに接続されている。
制御回路の部品191.192は第2の終端接続により
(抵抗162.172を介して)スイッチング要素から
はなれた関連エネルギ蓄積器11.12の接続に接続さ
れている。スイッチング要素13.14はこの実施例で
はPNP  )ランジスタ131.141を有している
。
トランジスタ131.141はそれらのエミッタで関連
エネルギ蓄積器11.12それぞれに、それらのベース
で制御接続16.17に、それらのコレクタで負荷15
に接続されている。エネルギ蓄積器11.12が異なっ
て充電される場合に逆方向電圧を取りこむためのダイオ
ード132.142は各コレクタと直列に配置される。
ダイオード132.142は第6図のダイオード55と
56に係る回路配置の修正として配置されてもよい。エ
ネルギ蓄積器11.12のダイオード7゜9と抵抗16
2.172の共通接続(第7図)を分離する時は、抵抗
162.172は関連エネルギ蓄積器11゜12に接続
されたま\になる。
第7図の配置は整流器段の導通位相特にダイオード8と
10に依存してスイッチング要素13.14の制御を簡
単に可能とする。PNP  )ランジスタ131と14
1はエミッタ端子に関して負である電圧がそれらのベー
ス端子に表われる時(約0.7■のダイオード正方向電
圧)にのみ導通になることができ、対応整流器段の関連
ダイオード8.10はかくて少なくともこの電圧では逆
方向にバイアスされねばならずそれ故導通にはならない
。ダイオード正方向電圧またはPNP  )ランジスタ
131.141のベース・エミッタ正方向電圧はかくて
整流器段の導通位相と関連スイッチング要素の導通位相
との間に“安全ギャップパを供給する。これら導通位相
はそれ数時間に関して互いに重なり合うことはない。
抵抗161.162.171.172はこれらの抵抗に
より生じる損失を削減するため及びこれらの抵抗により
生ずる電流通路を介した干渉の可能な連結を削減するた
めできるだけ高いオーミンクな抵抗とされる。にもか\
わらず制御端子16.17での十分高いベース電流、す
なわちPNP  )ランジスタ13L 141がなんら
問題なく導通になる十分高いベース電流を得るためには
、できるだけ高い電流利得を有するトランジスタが使用
される。好適には、スイッチング要素13.14はまた
ダーリントントランジスタで形成されてもよい。
第7図による制御回路配置191.192は、この配置
により制御端子16.17に供給される制御信号がスイ
ッチング要素13.14のため、例えば制御端子16、
17に対応する組合わせグリッドを挿入することでスイ
ッチング要素13.14をクロックするために別の制御
信号と簡単に組合わすことができる。
スイッチング要素13.14をクロックすることきは別
にか\る付加的制御信号は、好適には、また幹線電源の
交流電圧の負荷15におけるそれによってエネルギ蓄積
器の1つの充電が擾乱される電圧降下、及び特にこの交
流電圧の半波の欠落なしに擾乱をブリッジ(bridg
e)するのに使用されてもよい。この目的でスイッチン
グ要素13.14の導通位相の循環は、導通位相の交流
電圧とのもとの関連が再び得られるまで予定の周期後与
えられた時間期間だけ加速される。第7図の例ではスイ
ッチング要素13.14用の制御端子16.17での制
御信号は与えられた周期だけ簡単に逆転される。しかし
ながらこの方法はまた多端子幹線電源を有する回路配置
例えば第3図のそれ用に使用されうる。次に制御信号の
スイッチング要素33.34.35との結合は循環的に
変換される。この循環的交換は導通位相の交流電圧との
もとの関連が得られるまで一般に複数段を通過する。
以下2端子幹線電源の簡単な実施例を参照して上述の過
程を別途説明しよう。第8図に第2図と同様に、いくつ
かの電圧の時間に関する変化と第1図または第7図によ
る回路配置の状態変数が示され、そこでは再び同じ参照
番号が使用されている。第2図かられかる電圧に加えて
第8図(b)、 (C)。
(e)と(f)による線図は第2のスイッチング要素1
4のダイオード7.10の及び第1のスイッチング要素
13のダイオード8,9の導通及び阻止状態用の第4図
及び第5図の状態変数に対応する状態変数を示す。第2
図による通常動作は実線で示され、−方説明されるべき
干渉の場合の動作は破線で示されている。第2図示の動
作モードと対比して動作モードが第8図に示されていて
、そこではエネルギ蓄積器11.12は関連スイッチン
グ要素13.14の導通位相の間に完全に放電される。
整流器段すなわち第8図(b)および(e)によるダイ
オード7.10及び8,9の導通位相は幹線交流電圧t
lWの零交点ですでに始まっておりそれらの次のピーク
で終り、一方策8図(f)及び(C)にそれぞれ示され
るスイッチング要素13.14の各導通位相は幹線交流
電圧UWの半波と変わらず同様である。第8図(6)及
び(d)に示される電圧UCI及びUC2の減少につれ
て電圧ULはまた第8図(社)に示されるよう負荷15
で零まで減少する。整流器配置7乃至10の導通位相の
始めが幹線交流電圧UWの零交点と一敗する事実に基づ
いて、瞬時t4. t7. tlo、 t13などは瞬
時t3. t6. t9. t12などと等しく、はじ
めに述べた名称はそれ故第8図(a)による線図で第2
図(a)と比較して省略されている。
第8図に示される擾乱のごとく幹線交流電圧聞のはじめ
の負の半波が完全に欠落していたとし、この電圧はかく
て瞬時t3とt6間周期で消失していたとする。瞬時t
3までは正常の動作をしている。
しかしながら瞬時t3とt5間周期には瞬時t3で放電
した第1.のエネルギ蓄積器11は再び再充電はされず
、電圧UCIはその結果瞬時t3で到達した零の値を維
持する。第1の整流器段特にダイオード8の関連導通位
相は欠落され、第8図(e)において関連状態変数は状
態°“0′°にとヌ°まる。瞬時t6まで第2のエネル
ギ蓄積器12がはじめエネルギを供給し電圧UC2が正
常の動作として零の値まで減少するから負荷15への給
電にこの干渉はその時まで影響は与えない。
制御回路はスイッチング要素13.14の導通位相が切
換わる時、すなわち正常の動作の場合第1のスイッチン
グ要素13の導通位相がスイッチングオンの時第1のエ
ネルギ蓄積器11の正しい充電があるかどうかを認識す
る方法で形成されている。もしこの充電が動作の擾乱状
態で有効になされていないと、制御回路は導通位相の循
環で与えられた時間期間だけ自動的にきってしまう。第
8図の例では幹線交流電圧聞の半周期はスイッチング要
素13、14の正常のスイッチング循環でスキップ(s
kip)され、導通位相の循環はこの時間期間だけ削減
される。瞬時t6における第2のスイッチング要素14
の導通位相の終端はかくでは正常の動作のように瞬時t
9まで続く阻止状態ではなくて、正常動作の瞬時t6か
らみて干渉のこの場合に循環が削減される時間期間だけ
なお先にあるだろう状態によって追随される。これは正
常動作で瞬時L9に始まる第2のスイッチング要素14
の次の導通位相である。
瞬時t6から始めてこの導通位相が続き、すなわち対応
する方法で導通位相の循環はまた第1のスイッチング要
素13の状態の瞬時L6からt9までの周期だけ加速さ
れ、時間に関するこの状態の継承は正常動作なら瞬時t
9から生ずるだろう如く瞬時t6に続く。
スイッチング要素13.14の変更状態に従って負荷1
5は瞬時t6とt9間期間には第2のスイッチング要素
を介してそれ故に第2のエネルギ蓄積器12から供給さ
れ、一方策1のエネルギ蓄積器11は負荷15から分離
されてはじめのま−とゾまる。第2のエネルギ蓄積器1
2は瞬時t6とt8間期間は幹線電源により同時に充電
される。説明してきた例のようなかく大きな擾乱の場合
には、幹線電源1乃至5と負荷15間の干渉抑圧分離は
短い時間周期除去される。しかしながら瞬時t8とも9
間周期では、第1の整流器段特にダイオード7の導通位
相は、幹線交流電圧聞の減少が負荷15を有効に給電す
る第2のエネルギ蓄積器14における電圧UC2の減少
より強くなる瞬時に終端され、それ故に幹線電源1乃至
5の負荷15からの分離が再確立される。このことは瞬
時t8’で有効となる。瞬時t8’ とt9間周期では
負荷15は第2のエネルギ蓄積器14から正常な動作と
同じように供給される。
瞬時t9でスイッチング要素13.14は瞬時t6から
新らしく始まった循環のそれらの状態が変わり、第1の
スイッチング要素13は導通位相となり反対に第2のス
イッチング要素14は阻止される。その結果、負荷15
への給電による第2のエネルギ蓄積器14の放電はさし
あたり中断されてとヌ゛まり、それは第2のエネルギ蓄
積器14の次の充電がまだ始まらず、電圧UC2が一定
値のま\であるからである。しかしながら第1のスイッ
チング要素13の導通位相と同時に、導通位相は第2の
整流器段で特にダイオード9で発生する。その結果第1
のエネルギ蓄積器11と負荷15は幹線電源1乃至5か
ら瞬時t9からの如く給電される。この周期でまた負荷
15と幹線電源1乃至5間分離は再び排除される。
この例では瞬時t6から瞬時tllまで延在する予定時
間周期の後、スイッチング要素13.14の導通位相の
循環は与えられた時間期間だけ、すなわち再び幹線交流
電圧UWの周期の半分だけもう一度削減される。その結
果、瞬時tllから導通位相の幹線交流電圧とのもとの
関連が再び発生し、それでこの関連に関して回路配置の
正常の動作が再確立される。その結果、第1のスイッチ
ング要素13は瞬時Lllで阻止状態に変わり、第2の
スイッチング要素14は導通状態に変わる。第1のエネ
ルギ蓄積器11は瞬時tllで再びその最大充電に到達
しこの状態にと一°まり、第2のエネルギ蓄積器12は
再び第2のスイッチング要素14を介して負荷に接続さ
れそれによってさらに放電される。
瞬時t12では正常の動作のように第1のスイッチング
要素13は導通状態に切換わり、第2のスイッチング要
素14は阻止状態に切換わる。負荷15は第1のエネル
ギ蓄積器11から再び給電され、一方策2のエネルギ蓄
積器12は再び幹線電源1乃至5から充電される。正常
の動作はそれによって、またエネルギ蓄積器11.12
の充電状態と関係して再び到達される。
第8図(ト))における負荷15での電圧ULの時間に
関する結果としての変化は、スイッチング要素13゜1
4の前に説明した制御を有しエネルギ蓄積器のより大き
な大きさを持たないで負荷15の中断のない給電が説明
してきた干渉の場合にもまた到達され得ることを示して
いる。
エネルギ蓄積器を充電する時欠落がそれによりひきおこ
される擾乱を抑圧する他の手順には、幹線交流電圧UW
の擾乱された半波の次の半波により負荷15を同時に給
電する間に2つのエネルギ蓄積器11.12を並列に充
電することがあるだろう。しかしながら、幹線電源1乃
至5と負荷15間の分離はその時には達成されないだろ
うし、2つのエネルギ蓄積器11.12間の再充電過程
による付加的なエネルギ損失が発生するだろうし、最後
にとにかくエネルギ蓄積器11.12間平衡過程を可能
にし、エネルギ蓄積器11.12の並列充電をかく実現
するようダイオード55.56や132.142のよう
により余分な回路部品が要求されるだろう。
2端子幹線電源用のこの例と対応して多位相幹線電源の
端子での交流電圧の1つの同じ擾乱はエネルギ蓄積器の
容量を増大させないでブリッジされることができる。導
通位相の循環が削減されるステップの数は好適には端子
の数に対応する。基本的なことはエネルギ蓄積器の1つ
の充電が関連スイッチング要素の導通位相の開始時に欠
落してしまった後の常にそれに切換ねる次のスイッチン
グ要素にあり、擾乱された蓄積器でない対応するエネル
ギ蓄積器が負荷を給電するに十分なエネルギを具える故
に導通位相がこの次のスイッチング要素用に開始される
。別の同様なとびにより導通位相のもとの循環へのもど
りがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の実施例を示し、 第2図は第1図に係る回路配置の動作を説明するための
いくつかの線図を示し、 第3図は第2の実施例を示し、 第4図及び第5図は第3図の回路配置の異なった動作用
い(つかの線図をそれぞれ示し、第6図と第7図はそれ
ぞれ第3及び第4の実施例を示し、 第8図は干渉抑圧方法の例を説明するためのいくつかの
線図を示す。 1・・・電圧源 2.3・・・幹線インピーダンス 4.5・・・端子     1〜5・・・幹線電源6・
・・高周波フィルタ  7〜10・・・整流器配置11
、12・・・エネルギ蓄積器 13、14・・・スイッチング要素 15・・・負荷       16.17・・・制御端
子1日・・・制御回路 21、22.23・・・幹線電源の端子24〜29・・
・整流器配置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも1つの交流電圧(UW;R,S,T)を
    伝達する幹線電源(1乃至5;21,22,23)から
    のエネルギで負荷(15)に給電する回路配置において
    、当該回路配置が、 幹線電源の各端子(4,5;21,22,23)用にブ
    リッジ整流器の第1の分枝として構成される整流器段(
    7,8;9,10;24,25;26,27;28,2
    9)を具える整流器配置(7乃至10)と、ブリッジ整
    流器の相補型分岐に従って前記 整流器段を介して充電され及びへ接続され得る各整流器
    段用のエネルギ蓄積器(11;12;30;31;32
    )と、 負荷(15)へ各エネルギ蓄積器(11;12;30;
    31;32)を接続するための蓄積器用スイッチング要
    素(13;14;33;34;35)と、それによって
    、整流器段(7,8;9,10;24,25;26,2
    7;28,29)を介した幹線電源(1乃至5;21,
    22,23)からのエネルギ蓄積器(11;12;30
    ;31;32)への充電を循環的に続ける充電時間期間
    、すなわち整流器段(7,8;9,10;24,25;
    26,27;28,29)の導通位相以外に導通するよ
    うスイッチング要素(13;14;33;34;35)
    が切換え可能となる制御回路(18;36;191,1
    92)と、 を具備したことを特徴とする負荷給電用回路配置。 2、請求項1記載の回路配置において、スイッチング要
    素(13;14;33;34;35)が導通すべく切換
    えられる時間期間、すなわちスイッチング要素の導通位
    相が互いに重なることなく隣接することを特徴とする負
    荷給電用回路配置。 3、少なくとも2つの端子を有する幹線電源(1乃至5
    ;21,22,23)からのエネルギ供給用請求項2記
    載の回路配置において、幹線電源(1乃至5;21,2
    2,23)の関連端子(4,5;21,22,23)に
    おける電圧が、他の端子(4,5;21,22,23)
    における電圧の少なくとも1つより小さくなる瞬時に各
    スイッチング要素 (13;14;33;34;35)の導通位相が始まり
    、その導通位相が端子(4,5;21,22,23)の
    数に対応した交流電圧(UW;R,S,T)の周期の一
    部分にわたって延在するように前記回路配置が配置され
    ることを特徴とする負荷給電用回路配置。 4、請求項1から3いずれかに記載の回路配置において
    、幹線電源(1乃至5;21,22,23)の端子(4
    ,5;21,22,23)の電圧がスイッチング要素(
    13;14;33;34;35)を制御するため制御回
    路(18;36;191,192)に印加されることを
    特徴とする負荷給電用回路配置。 5、請求項1から4いずれかに記載の回路配置において
    、スイッチング要素(13;14;33;34;35)
    がトランジスタ(131;141)の形態であり、エネ
    ルギ蓄積器(11;12;30;31;32)の各1つ
    と負荷(15)との間の関連スイッチング要素(13;
    14;33;34;35)を具える各エネルギ転送回路
    に1つのダイオード(132;142;55;56)が
    配置されることを特徴とする負荷給電用回路配置。 6、請求項5記載の回路配置において、スイッチング要
    素(13;14;33;34;35)が負荷(15)の
    第1の端子に接続され、ダイオード(55,56)が負
    荷(15)の第2の端子に接続され、さらにダイオード
    (55;56)に面する整流器段(7,8;9,10)
    と関連蓄積器(11,12)との間の接続が導通位相の
    継承に従って循環的に交換されることを特徴とする負荷
    給電用回路配置。 7、請求項1から6いずれかに記載の回路配置において
    、制御回路(191,192)が各スイッチング要素(
    13;14)用にインピーダンスネットワーク(161
    ,162;171,172)を具え、各ネットワークが
    幹線電源(1乃至5)の関連端子(4;5)に接続され
    るタップと、スイッチング要素(13;14)の制御端
    子(16;17)へ接続される第1の終端接続と、スイ
    ッチング要素(13;14)からはなれた関連エネルギ
    蓄積器(11;12)の端子へ接続される第2の終端接
    続とを有することを特徴とする負荷給電用回路配置。 8、請求項1から7いずれかに記載の回路配置において
    、スイッチモードの電力供給が負荷(15)として備え
    られ回路要素(13;14;33;34;35)がその
    チョッパスイッチとして作用することを特徴とする負荷
    給電用回路配置。 9、請求項8記載の回路配置において、制御回路(18
    ;36)が負荷(15)にエネルギを供給するエネルギ
    蓄積器(11;12;30;31;32)に表われる電
    圧と負荷(15)により取上げられるエネルギとに依存
    してスイッチング要素(13;14;33;34;35
    )を制御するための素子を具えることを特徴とする負荷
    給電用回路配置。 10、請求項1から9いずれかに記載の回路配置におい
    て、それによってエネルギ蓄積器(11;12;30;
    31;32)の1つの充電が擾乱される幹線電源(1乃
    至5;21,22,23)の交流電圧(UW;R,S,
    T)における擾乱の発生後、特にこの交流電圧の半波が
    欠落してしまった時、スイッチング要素(13;14;
    33;34;35)の導通位相の循環が、予定の周期後
    交流電圧(UW;R,S,T)のもとの関連導通位相が
    再び到達されまるで与えられた時間期間だけ削減される
    よう制御回路(18;36)が配置されることを特徴と
    する負荷給電用回路配置。
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