WO1996019036A1 - Netzgleichrichterschaltung - Google Patents

Netzgleichrichterschaltung Download PDF

Info

Publication number
WO1996019036A1
WO1996019036A1 PCT/EP1995/004837 EP9504837W WO9619036A1 WO 1996019036 A1 WO1996019036 A1 WO 1996019036A1 EP 9504837 W EP9504837 W EP 9504837W WO 9619036 A1 WO9619036 A1 WO 9619036A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charging capacitor
rectifier
diode
charging
mains
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1995/004837
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Spitaler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG Oesterreich
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG Oesterreich filed Critical Siemens AG Oesterreich
Priority to AT95942078T priority Critical patent/ATE169164T1/de
Priority to DK95942078T priority patent/DK0797864T3/da
Priority to US08/875,231 priority patent/US5883502A/en
Priority to DE59503021T priority patent/DE59503021D1/de
Priority to EP95942078A priority patent/EP0797864B1/de
Publication of WO1996019036A1 publication Critical patent/WO1996019036A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from AC input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Definitions

  • Mains rectifier circuit The invention relates to a mains rectifier circuit for power supply devices, in particular for switching power supplies, with a full-wave rectifier connected to the mains voltage and a charging capacitor connected downstream of the latter, the charging capacitor via the series circuit of a boost inductor and a diode, in which the connection point of the boost inductor with the diode via a controlled. Switch is grounded, with a clock frequency that is significantly higher than the mains frequency, is charged.
  • power supply devices in particular switching power supplies for connection to an AC network, have a rectifier which is followed by an electrolytic capacitor.
  • the charging current curve of the capacitor leads to strong harmonics in the network and loads it with a high apparent power.
  • the object of the invention is to provide a simple and inexpensive solution, which leads to a noticeable reduction in the proportion of overlap and an improvement in the power factor.
  • This object is achieved with a circuit of the type mentioned at the beginning, in which the charging capacitor and the load are connected to the full-wave rectifier, an auxiliary rectifier is provided, from which the series connection of the boost inductance and the diode leads to the charging capacitor, and the switch a control circuit is controlled in such a way that additional charging current is supplied to the charging capacitor in time ranges around the zero crossings of the rectified half-waves via the boost inductance.
  • auxiliary capacitor is connected directly downstream of the auxiliary rectifier.
  • the clock frequency of the controlled switch is expediently in the kHz range.
  • the auxiliary rectifier is advantageously formed by two diodes connected as a half bridge with respect to the Voilweggieichichter.
  • a line rectifier circuit for power supply devices in particular for switched-mode power supplies, with a full-wave rectifier connected to the line voltage and a charging capacitor, the charging capacitor being connected in series via a boost inductor and a diode in which the connection point of the boost inductance with the Diode is connected to ground via a first controlled switch, is charged at a clock frequency which is considerably higher than the mains frequency, the charging voltage being chosen to be higher than the peak value of the mains voltage, at which, according to the invention, the load lies on the full-wave rectifier, an auxiliary rectifier is provided is, from which the series connection of the boost inductance and the diode leads to the charging capacitor, the first switch is controlled via a control circuit so that m time ranges around the zero crossings of the rectified half-waves via the boost inductance charging rom is supplied to the charging capacitor and that a second controlled switch is provided, via which the load is connected to the charging capacitor, and which is controlled via a second control circuit so that
  • Fig. 1 shows a first imple mentation form of the invention in one
  • FIG. 2 shows in two diagrams the time course of the output voltage or the input current in the embodiment according to FIG. 1
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the invention in a schematic circuit diagram
  • FIG. 4 in three diagrams the time course of the output voltage or the output current in two load cases in the embodiment according to FIG. 3.
  • Fig. 1 shows a line rectifier circuit for a switching power supply SNT, which is only indicated here and is also referred to below as "load”.
  • the load or the switched-mode power supply SNT and a charging capacitor CL are connected directly, possibly also via a filter or filter element, to the output of the full-wave rectifier D1 ... D4.
  • An auxiliary rectifier consisting of two additional diodes D1 ', D2' and diodes D3, D4 is also provided.
  • auxiliary rectifier The output of this auxiliary rectifier is connected in series via a boost inductor L3 and a diode DS arranged in the forward direction on the charging capacitor CL.
  • An auxiliary capacitor CH is also connected directly downstream of the auxiliary rectifier D1 ', D2'.
  • connection point of the boost inductance LB with the diode DS is connected to ground via a controlled switch SB.
  • This switch SB is controlled via a control circuit AB in such a way that the charging capacitor CL is additionally charged in the time ranges around the zero crossings of the rectified shark waves at a clock frequency which is considerably higher than the mains frequency, the charging voltage being chosen higher than the peak value of the mains voltage.
  • the switch SB can, for example, be designed as a field effect transistor and it is clocked at a frequency in the kHz range, typically between 20 kHz and 100 kHz, but not as usual over the entire half period, but only for a preselected time around the zero crossings.
  • the type performance of the series choke, here the boost inductance LB, and the transistor switch SB and also the power loss of the overall circuit is reduced.
  • the harmonic content of the input current IE can be greatly reduced compared to the simple Graetz rectifier circuit with a charging capacitor, since a current flow is now also achieved outside the voltage maxima and the current peaks in the area of the voltage maxima can be reduced accordingly.
  • FIG. 2a shows the profile of the output voltage UA for a specific load case, the rectified half-waves being drawn in in an interrupted manner.
  • the associated input current is shown in Fig. 2b.
  • FIG. 3 which additionally has a second, synchronized clocked switch.
  • the load or the switching power supply unit SNT is located directly, possibly also via a filter or filter element, at the output of the full-wave power converter D1 ... C4.
  • the output of the auxiliary rectifier D1 ', D2' (D2, D4) is connected in series via the boost inductance L3 and the diode DES to the charging capacitor CL.
  • An auxiliary capacitor CH is also connected directly downstream of the auxiliary rectifier D1 ', D2'.
  • the connection point of the boost inductance L3 with the diode DS is connected to ground via a first, controlled switch SB. This first switch is SB
  • Control circuit A3 controlled so that the charging capacitor is charged in time ranges around the zero crossings of the rectified half-waves at a clock frequency which is considerably higher than the Metz frequency, the charging voltage being chosen higher than the peak value of the Metz voltage.
  • the charging capacitor CL is connected to the load SNT via a second controlled switch ST, which is controlled via a second control circuit AT so that it closes periodically in a time range around the zero crossings of the rectified calf waves at twice the mains frequency.
  • the operation of the boost circuit LB-S3-DS has already been described in connection with FIG. 1.
  • the charging capacitor CL is discharged by means of the second controlled switch ST over a selected part time of the half period around the zero crossings of the rectified half-wave to the load SNT, so that the switch ST closes or opens periodically at twice the mains frequency, e.g. +/- 45o around the voltage zero crossing, i.e. a part of the current flow now also occurs before and after the peaks of the normal rectifier circuit.
  • the switch ST clocked at twice the mains frequency therefore acts in the sense of broadening the current pulses in the range of the voltage maxima.
  • a current distribution that is well distributed over the period, as can be seen from FIG. 4.
  • 4a shows the course of the output voltage and one can clearly see the voltage increase at CL in the area of the gauze passages, caused by the step-up converter L3, S3, DS, CL (boost converter).
  • 4a and 4b relate to the "100% nominal load" operating case and from FIG. 4b it can be seen that - apart from the zero crossings - input current always flows.
  • 4c relates to a load of only 25% nominal load. In this case, there are time periods during which no input current flows, but here the total current Xns is lower.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Netzgleichrichterschaltung für Stromversorgungsgeräte, insbesondere für Schaltnetzteile, mit einem an der Netzspannung liegenden Vollweggleichrichter (D1...D4) und einem diesem nachgeschalteten Ladekondensator (CL), wobei der Ladekondensator über die Serienschaltung einer Boost-Induktivität (LB) und einer Diode (DS), bei welcher der Verbindungspunkt der Boost-Induktivität mit der Diode über einen gesteuerten Schalter (SB) an Masse liegt, mit einer Taktfrequenz, die erheblich höher als die Netzfrequenz ist, geladen wird, der Ladekondensator (CL) sowie die Last (SNT) an dem Vollweggleichrichter (D1...D4) liegen, ein Hilfsgleichrichter (D1', D2') vorgesehen ist, von dem die Serienschaltung der Boost-Induktivität und der Diode zu dem Ladekondensator führt, und der Schalter über eine Ansteuerschaltung (AB) so gesteuert ist, dass in Zeitbereichen um die Nulldurchgänge der gleichgerichteten Halbwellen über die Boost-Induktivität zusätzlicher Ladestrom an den Ladekondensator geliefert wird.

Description

Beschreibung
NetzgleichrichterSchaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Netzgleichrichterschaltung für Stromversorgungsgeräte, insbesondere für Schaltnetzteile, mit einem an der Netzspannung liegenden Vollweggleichrichter und einem diesem nachgeschalteten Ladekondensator, wobei der Ladekondensator über die Serienschaltung einer Boost-Induktivität und einer Diode, bei welcher der Verbindungspunkt der Boost-Induktivität mit der Diode über einen gesteuerter. Schalter an Masse liegt, mit einer Taktfrequenz, die erheblich höher als die Netzfrequenz ist, geladen wird.
Stromversorgungsgeräte, insbesondere Schaltnetzteile zum Anschluß an ein Wechselstromnetz, weisen im einfachsten Fall einen Gleichrichter auf, dem ein Elektrolytkondensator nachgeschaltet ist. Der Ladestromverlauf des Kondensators führt zu starken Oberwellen im Netz und belastet dieses durch eine hohe Scheinleistung. Die Massenverwendung von Stromversorgungsgeräten innerhalb der letzten 20 Jahre hat aus diesen Gründen bereits zu ernsthaften Problemen in den Versorgungsnetzen geführt.
Eine kurze Darstellung dieser Problematik und verschiedene Lösungsansätze, die zu einer ausgewogenen Nezzbelaszung führen sollen, sind in dem Artikel "Compari≤on of Standards and Power Supply Design Options for Limiting Harmonie Distortion. in Power Systems", von Key und Lai, in "IEEE Transactions on Industrie Applications" Vol.20, No .4, July/August 1992, p.688 bis 695 aufgezeigt. Eine der dort aufgezeigter, und in der Praxis auch angewandten Schaltungen die dem Oberbegriff des Anspruches entspricht, besitzt einen sogenannter. "Boost-Converter". Mittels einer aufwendigen Steuerung laßt sich mit diesem sogar ein praktisch sinusförmiger Verlauf des Eingangsstromes erzielen. Wie in dem Artikel bemerkt wird, stehen einer breiten Markteinführung jedoch die höheren Kosten und die geringere Zuverlässigkeit entgegen, die durch zusätzliche Bauteile bedingt ist. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer einfachen und kostengünstigen Lösung, welche zu einer merklichen Verringerung des Oberwelienanteils und zu einer Verbesserung des Leistungsfaktors führt. Diese Aufgabe wird mit einer Schaltung der eingangs genannten Art gelöst, bei weicher erfindungsgemaS der Ladekondensator sowie die Last an dem Vollweggleichrichter liegen, ein Hilfsgleichrichter vorgesehen ist, von dem die Serienschaltung der Boost-Induktivität und der Diode zu dem Ladekondensator führt, und der Schalter über eine Ansteuerschaltung so gesteuert ist, daß in Zeitbereichen um die Nulldurchgänge der gleichgerichteten Halbwellen über die Boost-Induktivität zusätzlicher Ladestrom an den Ladekondensator geliefert wird. Während bei einer reinen Gleichrichterschaltung mit Ladekondensator - im üblichen Lastfall immer nur im Bereich der Scheiteiwerte der gleichgerichteten Halbwelien Stromspitzen auftreten, wird dank der Erfindung ein Teil des Ladestromes mit einfachen Mitteln verlagert, nämlich m die sonst szromlosen Bereiche um die Nulldurchgange. Hierbei halt sich der Aufwand für zusätzliche Bauteile durchaus in Grenzen. Es kommt zu einer Verminderung des Oberwelienanteils des Eingangsstromes und zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades und des Leistungsfaktors.
Vorteilhaft ist es, wenn dem Hilfsgleichrichter ein Hilfskondensator unmittelbar nachgeschaltet ist. Lie Taktfreouenz des gesteuerten Schalters liegt zweckmaßigerweise im kHz-Bereich. Der Hilfsgleichrichter ist vorteilhafterweise von zwei bezuglich des Voilweggieichrichters als Halbbrücke geschalteten Dioden gebildet. Die Aufgabe wird auch mit einer Netzgleichrichterschaltung für Stromversorgungsgeräte, insbesondere für Schaltnetzteile gelöst, mit einem an der Netzspannung liegenden Vollweggleichrichter und einem Ladekondensator, wobei der Ladekondensator über die Serienschaltung einer Boost-Induktivität und einer Diode, bei welcher der Verbindungspunkt der Boost- Induktivität mit der Diode über einen ersten gesteuerten Schalter an Masse liegt, mit einer Taktfrequenz, die erheblich höher als die Netzfrequenz ist, geladen wird, wobei die Ladespannung höher als der Scheitelwert der Netzspannung gewählt wird, bei welcher erfindungsgemäß die Last an dem Vollweggleichrichter liegt, ein Hilfsgleichrichter vorgesehen ist, von dem die Serienschaltung der Boost-Induktivität und der Diode zu dem Ladekondensator führt, der erste Schalter über eine Ansteuerschaltung so gesteuert ist, daß m Zeitbereichen um die Nulldurchgänge der gleichgerichteten Halbwellen über die Boost-Induktivität Ladestrom an den Ladekondensator geliefert wird und daß ein zweiter gesteuerter Schalter vorgesehen ist, über welchen die Last mit dem Ladekondensator verbunden ist, und welcher über eine zweite Ansteuerschaltung so gesteuert ist, daß er m einem Zeitbereich um die Nulldurchgange der gleichgerichteten Halbwellen im Takt der doppelten Netzfrequenz periodisch schließt. Dank der Verwendung des zweiten, netzsynchron getakteten Schalters ergibt sich eine weitere Verbesserung des Eingangsstromveriaufes im Sinne eines geringeren Oberwelienanteils.
Die Erfindung samt anderen Vorteilen ist im folgenden anhand von zwei Aus führungsbeisp ielen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen
Fig. 1 eine erste Aus führungs form der Erfindung m einem
schematischen Schaltbild,
Fig. 2 in zwei Diagrammen den zeitlichen Verlauf der Ausgangs Spannung bzw. des EingangsStromes bei der Ausführung nach Fig.1, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einem schematischen Schaltbild und
Fig. 4 in drei Diagrammen den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung bzw. des Ausgangsstromes in zwei Lastfällen bei der Ausführung nach Fig. 3.
Fig. 1 zeigt eine Netzgleichrichterschaltung für ein Schaltnetzteil SNT, welcher hier nur angedeutet ist und im folgenden auch als "Last" bezeichnet wird. An der Metzspannung UE liegt ein Vollweggleichrichter D1...D4, bestehend aus vier in Graetz-Schaltung angeordneten Dioden D1, D2, D3, D4. Die Last bzw. der Schaltnetzteil SNT sowie ein Ladekondensator CL liegen direkt, gegebenenfalls auch über ein Filter oder Filterglied an dem Ausgang des Vollweggleichrichters D1...D4. Es ist weiterhin ein Hilfsgleichrichter, bestehend aus zwei zusätzlichen Dioden D1', D2' und den Dioden D3, D4 vorgesehen. Der Ausgang dieses Hilfsgleichrichters liegt über die Serienschaltung einer Boost-Induktivität L3 und einer in Durchlaßrichtung angeordneten Diode DS an dem Ladekondensator CL. Dem Hilfsgleichrichter D1', D2' unmittelbar nachgeschaltet ist noch ein Hilfskondensator CH.
Der Verbindungspunkt der Boost-Induktivität LB mit der Diode DS ist über einen gesteuerten Schalter SB mit Masse verbunden. Dieser Schalter SB ist über eine Ansteuerschaitung AB so gesteuert, daß der Ladekondensator CL m Zeitbereichen um die Nulldurchgänge der gleichgerichteten Haibwellen bei einer Taktfrequenz zusätzlich geladen wird, die erheblich höher als die Netzfrequenz ist, wobei die Ladespannung höher als der Scheitelwert der Netzspannung gewählt wird.
Der Schalter SB, kann z.B. als Feldeffekttransistor ausgebildet sein und er wird mit einer Frequenz im kHz-Bereich, typisch zwischen 20kHz und 100kHz getaktet, jedoch nicht wie üblich über die ganze Halbperiode, sondern nur eine vorgewählte Zeit um die Nulldurchgänge. Hierdurch werden die Typenleistung der Längsdrossel, hier der Boost-Induktivität LB, sowie des Transistorschalters SB und auch die Verlustleistung der Gesamtschaltung verringert. Der Oberwellenanteil des Eingangsstromes IE kann gegenüber der einfachen Graetz-Gieichrichterschaltung mit Ladekondensator stark herabgesetzt werden, da nun auch außerhalb der Spannungsmaxima ein Strcmfluß erreicht wird und die Stromspitzen im Bereich der Spannungsmaxima entsprechend verringert werden können.
In Fig. 2a ist der Verlauf der Ausgangsspannung UA für einen bestimmten Lastfall dargestellt, wobei die gleichgerichteten Halbwellen stnchiiert eingezeichnet sind. Der zugehörige Eingangsstrom ist Fig. 2b entnehmbar. Man erkennt dort die Stromimpulse im Bereich der Spannungsmaxima (Ladestrom über den Gleichrichter D1 ... D4 ) sowie die dreieckformigen Stromimpulse um die Spannungsmimma herum, die auf die Wirkung der Boostschaltung zurückzuführen sind.
Falls man etwas mehr Aufwand in Kauf nimmt, um eine weitere Verbesserung der Netzbelastung zu erzielen, kann man die Schaltung nach Fig. 3 verwenden, die zusätzlich einen zweiten, netzsynchrongetakteten Schalter besitzt.
Wie nach Fig. 1 liegt die Last bzw. das Schaltnetzteil SNT direkt, gegebenenfalls aucn über ein Filter oder Fiiterglied an dem Ausgang des VoIIweggieicnrichters D1...C4. Der Ausgang des Hilfsgleichrichters D1', D2' (D2, D4) liegt über die Serienschaltung der Boost-Induktivitat L3 und der Diode DES an dem Ladekondensator CL. Dem Hilfsgleichrichter D1', D2' unmittelbar nachgeschaltet ist auch hier ein Hilfskondensator CH. Der Verbindungspunkt der Boost-Induktivitat L3 mit der Diode DS ist ober einen erster, gesteuerten Sc ha l t er SB mit Masse verbunden. Dieser erste Scnalter SB ist
Ansteuerschaltung A3 so gesteuert, daß der Ladekondensator in Zeitbereichen um die Nulldurchgange der gleichgerichteyen Halbwellen bei einer Taktfrequenz geladen wird, die erheblich höher als die Metzfrequenz ist, wobei die Ladespannung höher als der Scheitelwert der Metzspannung gewählt wird. Der Ladekondensator CL ist mit der Last SNT über einen zweiten gesteuerten Schalter ST verbunden, der über eine zweite Ansteuerschaltung AT so gesteuert ist, daß er in einem Zeitbereich um die Nulldurchgänge der gleichgerichteten Kalbwellen im Takt der doppelten Netzfrequenz periodisch schließt. Die Wirkungsweise der Boost-Schaltung LB-S3-DS wurde im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits beschrieben.
Der Ladekondensator CL wird mittels des zweiten gesteuerten Schalters ST über eine gewählte Teilzeit der Halbpericde um die Nulldurchgänge der gleichgerichteten Haibwelien an die Last SNT entladen, so daß der Schalter ST im Takt der doppelten Netzfrequenz periodisch schließt bzw. öffnet, z.B. +/-45º um den Spannungsnulldurchgang, d.h. ein Teil des Stromflusses tritt nun zusätzlich vor und nach den Spitzen der gewöhnlichen Gleichrichterschaltung auf.
Der mit doppelter Netzfrequenz getaktete Schalter ST wirkt daher im Sinne einer Verbreiterung der Stromimpulse im Bereich der Spannungsmaxima. Insgesamt ergibt sich ein über die Periodendauer gut verteilter Stromverlauf, wie sich aus Fig. 4 ablesen läßt. Fig. 4a zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung und man erkennt deutlich die Spannungsüberhόhung an CL im Bereich der Mulldurchgänge, hervorgerufen durch den Hochsetzsteller L3, S3, DS, CL (Boost-Converter). Fig. 4a und 4b betreffen den Betriebsfall "100 % Nennlast" und aus Fig. 4b zeigt sich, daß - abgesehen von den Nulldurchgangen - immer Emgangsstrom fließt. Fig. 4c betrifft eine Last von lediglich 25 % Nennlast. In diesem Fall gibt es Zeitabschnitte, während weicher kein Eingangsstrom fließt, doch ist hier der Strom Xnsgesamt geringer.
Mit der Schaltung nach Fig. 3 ergibt sich somit ohne erheblichen Mehraufwand eine weitere Verbesserung in Hinblick aut geringen Oberwellenanteil und Leistungsfaktor. Die gesteuerten Schalter SB, ST müssen jeweils nur einen Teil der. Gesamtschalt ieistuno übernehmen, zumal der Strcmfluß zur Last zum Teil auch direkt über die Gleichrichterbrücke erfolgt. Insgesamt können für die Leistungshalbleiter daher kostengünstigere Typen gewählt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Netzgleichrichterschaltung für Stromversorgungsgeräte, insbesondere für Schaltnetzteile, mit einem an der Netzspannung liegenden Vollweggleichrichter (D1 ... D4) und einem diesem nachgeschalteten Ladekondensator (CL), wobei der Ladekondensator über die Serienschaltung einer Boost-Induktivität (LB) und einer Diode (DS), bei weicher der Verbindungspunkt der Boost-Induktivität mit der Diode über einen gesteuerten Schalter (SB) an Masse liegt, mit einer Takt frequenz, die erheblich höher als die Netzfrequenz ist, geladen wird d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß a) der Ladekondensator (CL) sowie die Last (SNT) an dem
Vollweggleichrichter (D1 ... D4 ) liegen, b) ein Hilfsgleichrichter (D1', D2') vorgesehen ist, von dem die Serienschaltung der Boost-Induktivität und der Diode zu dem Ladekondensator führt, und c) der Schalter über eine Ansteuerschaltung (A3) so gesteuert ist, daß in Zeitbereichen um die Mulldurchgänge der gleichgerichteten Halbwelien über die Boost-Induktivität zusätzlicher Ladestrom an den Ladekondensator geliefert wird.
2. Met zgieichrichterschaltung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
dem Hilf sgleichrichter (D1', D2' ) ein Hilf skondensator (CH) unmittelbar nachgeschaltet ist.
3. Netzgleichrichterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
die Taktfrequenz des gesteuerten Schalters (SB) im kHz-Bereich liegt.
4. Netzgieichrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
der Hilfsgleichrichter von zwei bezüglich des Vollweggleichrichters (D1 ... D4) als Halbbrücke geschalteten Dioden (D1', D2') gebildet ist.
5. Netzgieichrichterschaltung für Stromversorgungsgeräte, insbesondere für Schaitnetzteile, mit einem an der Netzspannung liegenden Vollweggleichrichter (D1 ... D4) und einem Ladekondensator (CL), wobei der Ladekondensator über die Serienschaltung einer Boost-Induktivität (L3) und einer Diode (DS), bei welcher der Verbindungspunkt der Boost-Induktivität mit der Diode über einen ersten gesteuerten Schalter (SB) an Masse liegt, mit einer Taktfrequenz, die erheblich höher al. die Netzfrequenz ist, geladen wird, wobei die Ladespannung höher als der Scheitelwert der Netzspannung gewählt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß a) die Last (SNT) an dem Vollweggleichrichter (D1 ... D4 ) liegt, b) ein Hilfsgleichrichter (D1', D2') vorgesehen ist, von dem die Serienschaltung der 3cost-Induktivität (L3; unc der Diode zu dem Ladekondensator führt, und der erste Schalter (SB) über eine Ansteuerschaltung (AB) so gesteuert ist, daß in Zeitbereichen um die Nuildurchgange der gleichgerichteten Halbwellen uoer die Boost-Induktivität Ladestrom an den Ladekondensator (CL) geliefert wird und daß ein zweiter gesteuerter Schalter (ST) vorgesehen ist, über welchen die Last (SNT) mit dem Ladekondensator (CL) verbunden ist, und welcher über eine zweite Ansteuerschaltung (AT) so gesteuert ist, daß er in einem Zeitbereich um die Nulldurchgange der gleichgerichteten Halbwellen im Takt der doppelten Netzfrequenz periodiscn schließt.
PCT/EP1995/004837 1994-12-12 1995-12-08 Netzgleichrichterschaltung Ceased WO1996019036A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT95942078T ATE169164T1 (de) 1994-12-12 1995-12-08 Netzgleichrichterschaltung
DK95942078T DK0797864T3 (da) 1994-12-12 1995-12-08 Netensretter-kredsløb
US08/875,231 US5883502A (en) 1994-12-12 1995-12-08 Power rectifier circuit
DE59503021T DE59503021D1 (de) 1994-12-12 1995-12-08 Netzgleichrichterschaltung
EP95942078A EP0797864B1 (de) 1994-12-12 1995-12-08 Netzgleichrichterschaltung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0231494A AT403103B (de) 1994-12-12 1994-12-12 Netzgleichrichterschaltung
ATA2314/94 1994-12-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1996019036A1 true WO1996019036A1 (de) 1996-06-20

Family

ID=3532071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1995/004837 Ceased WO1996019036A1 (de) 1994-12-12 1995-12-08 Netzgleichrichterschaltung

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5883502A (de)
EP (1) EP0797864B1 (de)
KR (1) KR980700722A (de)
CN (1) CN1168748A (de)
AT (2) AT403103B (de)
CA (1) CA2207449A1 (de)
DE (1) DE59503021D1 (de)
DK (1) DK0797864T3 (de)
ES (1) ES2120245T3 (de)
TW (1) TW285786B (de)
WO (1) WO1996019036A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19813769A1 (de) * 1998-03-27 1999-09-30 Siemens Ag Schaltung zum Versorgen einer Last mit einer Gleichspannung
WO2011070481A2 (en) 2009-12-11 2011-06-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Driver circuit for driving a load circuit
EP2579434A3 (de) * 2011-10-07 2014-04-09 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Gleichrichter mit Leistungsfaktorkorrektur
EP2750274A1 (de) * 2012-12-28 2014-07-02 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Verfahren und Vorrichtung zum Zerhacken der Gleichstromzwischenkreisspannung

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NZ336206A (en) * 1996-12-10 2001-03-30 Matsushita Refrigeration Power rectifier with harmonic suppression for supply of refrigerator motor inverter
DE69818463T2 (de) * 1997-05-20 2004-07-08 Daikin Industries, Ltd. Einphasengleichrichter
US6239992B1 (en) 1999-06-09 2001-05-29 Matsushita Refrigeration Company Electric power unit with early auxiliary capacitor charging
US6323626B1 (en) * 2000-02-14 2001-11-27 General Motors Corporation DC/DC converter for a fuel cell having a non-linear inductor
JP3708468B2 (ja) * 2001-09-28 2005-10-19 松下電器産業株式会社 電源装置
FR2849551A1 (fr) * 2002-12-27 2004-07-02 St Microelectronics Sa Alimentation basse tension isolee
KR100700787B1 (ko) * 2005-08-16 2007-03-27 엘지전자 주식회사 영상표시기기의 전원 제어장치
JP4705950B2 (ja) * 2007-12-27 2011-06-22 東芝キヤリア株式会社 直流電源装置
CN103986350B (zh) 2014-05-23 2016-09-14 台达电子企业管理（上海）有限公司 五电平整流器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4215392A (en) * 1978-12-19 1980-07-29 Ncr Corporation Inverter power supply
US4437146A (en) * 1982-08-09 1984-03-13 Pacific Electro Dynamics, Inc. Boost power supply having power factor correction circuit
US4533986A (en) * 1983-10-31 1985-08-06 General Electric Company Compact electrical power supply for signal processing applications
US5019952A (en) * 1989-11-20 1991-05-28 General Electric Company AC to DC power conversion circuit with low harmonic distortion
DE4243943C2 (de) * 1991-12-27 1998-01-29 Toko Inc Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer
DE4214918A1 (de) * 1992-05-11 1993-11-18 Telefunken Sendertechnik Verfahren zur Regelung der Ausgangsspannung eines Netzteiles
JP2999077B2 (ja) * 1992-09-14 2000-01-17 オリジン電気株式会社 高力率電源装置
JPH06169569A (ja) * 1992-09-14 1994-06-14 Origin Electric Co Ltd 高力率ａｃ／ｄｃコンバータ
US5734562A (en) * 1994-06-20 1998-03-31 Redl; Richard Power factor correction circuit
JPH08149817A (ja) * 1994-11-18 1996-06-07 Hitachi Lighting Ltd 直流電源装置
US5619404A (en) * 1995-10-30 1997-04-08 Zak; Alexander Multi-channel single stage high power factor AC to DC converter

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAMESH ORUGANTI ET AL: "A NOVEL PFC SCHEME FOR AC TO DC CONVERTER WITH REDUCED LOSSES", PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL ELECTRONICS CONTROL AND INSTRUMENTATION. (IECON), BOLOGNA, SEPT. 5 - 9, 1994 PLENARY SESSION POWER ELECTRONICS, vol. 1 OF 3, 5 September 1994 (1994-09-05), INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, pages 639 - 645, XP000528669 *
TOLLIK D ET AL: "COMPARATIVE ANALYSIS OF 1-PHASE ACTIVE POWER FACTOR CORRECTION TOPOLOGIES", PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL TELECOMMUNICATIONS ENERGY CONFERENCE (INTELEC), WASHINGTON, OCT. 4 - 8, 1992, no. CONF. 14, 4 October 1992 (1992-10-04), INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELCTRONICS ENGINEERS, pages 517 - 523, XP000357572 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19813769A1 (de) * 1998-03-27 1999-09-30 Siemens Ag Schaltung zum Versorgen einer Last mit einer Gleichspannung
US6163201A (en) * 1998-03-27 2000-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Circuit for supplying a load with a direct voltage
WO2011070481A2 (en) 2009-12-11 2011-06-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Driver circuit for driving a load circuit
WO2011070481A3 (en) * 2009-12-11 2011-08-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Driver circuit for driving a load circuit
US8933728B2 (en) 2009-12-11 2015-01-13 Koninklijke Philips N.V. Driver circuit for driving a load circuit
RU2594353C2 (ru) * 2009-12-11 2016-08-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Схема управления для управления нагрузочной цепью
EP2579434A3 (de) * 2011-10-07 2014-04-09 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Gleichrichter mit Leistungsfaktorkorrektur
US9036387B2 (en) 2011-10-07 2015-05-19 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Alternating-current/direct-current converter
EP2750274A1 (de) * 2012-12-28 2014-07-02 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Verfahren und Vorrichtung zum Zerhacken der Gleichstromzwischenkreisspannung

Also Published As

Publication number Publication date
ATE169164T1 (de) 1998-08-15
EP0797864A1 (de) 1997-10-01
AT403103B (de) 1997-11-25
EP0797864B1 (de) 1998-07-29
CA2207449A1 (en) 1996-06-20
KR980700722A (ko) 1998-03-30
DE59503021D1 (de) 1998-09-03
TW285786B (de) 1996-09-11
CN1168748A (zh) 1997-12-24
DK0797864T3 (da) 1999-05-03
ATA231494A (de) 1997-03-15
ES2120245T3 (es) 1998-10-16
US5883502A (en) 1999-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0736958B1 (de) Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer galvanisch getrennten Ausgangsgleichspannung
DE69509459T2 (de) Hochfrequenter wechselstromwandler mit leistungsfaktorkorrektur
DE69524465T2 (de) Effiziente Leistungsumwandlung
EP1157320B1 (de) Verfahren zur erzeugung einer geregelten gleichspannung aus einer wechselspannung und stromversorgungseinrichtung zur durchführung des verfahrens
WO1996019036A1 (de) Netzgleichrichterschaltung
WO2011154506A2 (de) Schaltungstopologie für einen phasenanschluss eines wechselrichters
DE102012216691A1 (de) Stromrichterschaltung und Verfahren zur Steuerung der Stromrichterschaltung
DE2652275A1 (de) Einrichtung ohne prinzipbedingte verluste zur entnahme von praktisch rein sinusfoermigem, netzfrequentem strom aus wechsel- oder drehspannungsnetzen und zur ueberfuehrung der entnommenen elektrischen energie in galvanisch verbundene gleichspannungssysteme oder gleichspannungszwischensysteme
EP1852959A1 (de) Stromversorgung für einen Mittelfrequenz-Plasmagenerator
DE4339451A1 (de) Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung
WO2001050583A1 (de) Netzrückwirkungsarmes dreiphasen-stromzwischenkreis-pulsgleich-richtersystem mit weitem stellbereich der ausgangsspannung
EP0598197B1 (de) Sperrwandler-Schaltnetzteil mit sinusförmiger Stromaufnahme
EP0797865B1 (de) Netzgleichrichterschaltung
CH688066A5 (de) Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler nach dem Buck-/Boost-Prinzip.
WO2002084854A2 (de) Verfahren und spannungswandler zum umwandeln einer eingangsgleichspannung in eine wechselspannung im netzfrequenzbereich
DE102020118108A1 (de) Aufwärtswandler für eine Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers sowie Stromversorgung und Verfahren zur Aufwärtswandlung der Eingangsspannung in einer Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers
LU101927B1 (de) Aufwärtswandler für eine Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers sowie Stromversorgung und Verfahren zur Aufwärtswandlung der Eingangsspannung in einer Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers
LU101979B1 (de) Hochsetzsteller-Schaltungsanordnung, Stromversorgung und Verfahren zur Auswärtswandlung einer Eingangsspannung
DE4214918A1 (de) Verfahren zur Regelung der Ausgangsspannung eines Netzteiles
CH682611A5 (de) Schaltentlastungsnetzwerk für einen Schalter und Verwendung desselben.
AT408168B (de) Einstufiges dreiphasen-pulsgleichrichtersystem mit potentialgetrenntem ausgangskreis und eingeprägtem ausgangsstrom
AT402133B (de) Steuereinrichtung für die energieversorgung eines verbraucherkreises eines gleichstromverbrauchers und ein verfahren zum betrieb einer derartigen steuereinrichtung
DE102010027492A1 (de) Spannungswandler
DE2159397B2 (de) Speiseschaltung für einen von einer ein- oder mehrphasigen Wechselstromquelle gespeisten Gleichstromverbraucher
WO2025032042A1 (de) Schaltungsanordnung zur gleichspannungswandlung und betriebsverfahren für eine solche schaltungsanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 95196579.4

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA CN KR RU SG UA US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1995942078

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2207449

Country of ref document: CA

Ref document number: 2207449

Country of ref document: CA

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1019970703929

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 08875231

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1995942078

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1019970703929

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1995942078

Country of ref document: EP

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: 1019970703929

Country of ref document: KR