DE3826524A1

DE3826524A1 - Power supply circuit having balance coil

Info

Publication number: DE3826524A1
Application number: DE3826524A
Authority: DE
Inventors: Manfred Prof Dr Ing Depenbrock
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Germany; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB AG Germany; ABB AB
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1988-08-04
Publication date: 1989-03-23
Anticipated expiration: 2008-08-05
Also published as: DE3826524C2

Abstract

Power supplies from the three-phase mains (1) to a DC-voltage load (5), in particular a DC-voltage intermediate circuit, generally consist of a controlled or uncontrolled 6-pulse input power converter (4) which is connected via line reactors (2) to the three-phase mains (1). In order to design such a power supply so as to be "mains-friendly", that is to say to keep the harmonic component of the supply currents of the power converter (4) small, it is proposed to double the pulse number by the use of a three-phase balance-coil circuit (3a) on the mains side between line reactors (2) and power converters (4). The three-phase balance-coil circuit (3a) on the mains side has three magnetic cores (18 to 20, 54 to 62) which are each provided with windings (6 to 17, 21 to 53). In order further to double the pulse number, two 12-pulse balance-coil circuits (3b, 3c) can be connected with the three-phase mains via a further balance-coil circuit (3a) having a turn-number ratio for 24-pulse operation. In order to make an 18-pulse circuit, a three-phase current-divider coil (67) can be provided between three-phase mains (1) and balance-coil circuit (3a). The current-divider coil (67) and the balance coil (3a) on the mains side may consist each of three single-phase cores or each of one three-phase core (four-limb or five-limb). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungseinspeiseschaltung mit Saugdrossel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a power feed circuit with suction throttle according to the preamble of claim 1.

Eine solche Leistungseinspeiseschaltung mit Saugdrossel ist aus dem BBC Silizium-Stromrichterhandbuch, 1971, Seite 158 bis 161 bekannt. Die dort beschriebene Doppelsternschaltung mit Saugdrossel ist als sechspulsige Schaltung auch für große Leistungen verwendbar.Such a power feed circuit with a suction throttle is from the BBC Silicon Power Converter Manual, 1971, Pages 158 to 161 known. The double star circuit described there with suction throttle is as a six-pulse Circuit can also be used for large outputs.

Leistungseinspeisungen aus dem Drehstromnetz in einen Gleichspannungszwischenkreis bestehen in der Regel aus einem gesteuerten oder ungesteuerten Sechs-Puls-Einspeisestromrichter, der über Netzdrosseln an das Drehstromnetz angeschlossen ist und einem Zwischenkreiskondensator. Die Netzdrosseln dienen als Kommutierungs- und eventuell als Glättungsdrosseln, sowie zusammen mit den Eingangssicherungen zum Schutz des Stromrichters. Power feeds from the three-phase network into one DC link usually consist of a controlled or uncontrolled six-pulse feed converter, the via line chokes to the three-phase network is connected and an intermediate circuit capacitor. The line reactors serve as commutation and possibly as smoothing chokes, as well as together with the Input fuses to protect the converter.

Um solch eine Leistungseinspeisung netzfreundlich zu gestalten, d. h. den Oberschwingungsanteil der Speiseströme des Stromrichters klein zu halten, müßten die Netzdrosseln eine sehr große Induktivität haben, was die Dynamik der Einspeisung sehr verschlechtert. Lastsprünge auf der Gleichspannungsseite führen zu großen dynamischen Spannungsänderungen im Gleichspannungszwischenkreis.To make such a power feed grid-friendly design, d. H. the harmonic content of the feed currents to keep the converter small Line reactors have a very large inductance, which is what Feed dynamics very bad. Load jumps on the DC side lead to large dynamic Voltage changes in the DC link.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Leistungseinspeiseschaltung mit Saugdrossel der eingangs genannten Art anzugeben, die eine große Netzfreundlichkeit und gute dynamische Eigenschaften gewährleistet.Based on this, the object of the invention is a power feed circuit with a suction throttle Specify the type mentioned, which is a great network friendliness and ensures good dynamic properties.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is done in conjunction with the characteristics of the Preamble according to the invention by the in the mark of the specified features solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein guter 12-Puls-Gleichrichterbetrieb mit vergleichsweise geringem Mehraufwand (zwei magnetische Bauelemente) gegenüber der 6-Puls-Schaltung ermöglicht wird. Die Verdoppelung der Pulszahl von sechs auf zwölf senkt den Oberschwingungsanteil der Speiseströme der Einspeisung stark ab und ermöglicht damit eine Verkleinerung der Netzdrosseln, was die Dynamik verbessert.The advantages that can be achieved with the invention are in particular in that good 12-pulse rectifier operation with comparatively little additional effort (two magnetic components) compared to the 6-pulse circuit is made possible. Doubling the number of pulses by six reduces the harmonic content of the feed currents to twelve of the feed strongly and thus enables a reduction in line chokes, what the dynamics improved.

Durch eine weitere Verdoppelung der Pulszahl auf vierundzwanzig durch Speisung zweier zwölfpulsiger Leistungseinspeisungen mit netzseitiger Saugdrossel über eine weitere netzseitige Saugdrossel (insgesamt vier magnetische Bauelemente) läßt sich der Oberschwingungsanteil des Netzstromes weiter vermindern. By further doubling the number of pulses to twenty-four by feeding two twelve-pulse power supplies with line-side suction throttle a further line-side suction throttle (a total of four magnetic components), the harmonic component can be reduce the mains current further.

Die Ausführung der netzseitigen Saugdrosselschaltung kann durch Zusammenschaltung von Wicklungsgruppen auf drei Einphasenkernen zu einer Dreiphasensaugdrossel erfolgen.The execution of the line-side suction throttle circuit can be created by interconnecting winding groups three single-phase cores to a three-phase inductor.

Eine vorteilhafte Ausführung besteht in der Integration der drei Einphasenkomponenten zu einer Drehstromeinheit. Wegen des durch die Spannungsverläufe vorgegebenen Flußverlaufs, dessen Wert in einem Schenkel nicht gleich der Summe der Flüsse in den beiden anderen Schenkeln ist, wird die Ausführung des Dreiphasenkerns mit mehr als drei Schenkeln erforderlich, also beispielsweise aus Symmetriegründen als Fünfschenkelkern.An advantageous embodiment is the integration of the three single-phase components to form a three-phase unit. Because of the flow curve given by the voltage curves, whose value in one leg is not equal to that Sum of the flows in the other two legs is the execution of the three phase core with more than three legs required, for example from Reasons for symmetry as a five-legged core.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zusätzlich eine Stromteilerdrossel zwischen Drehstromnetz und Saugdrosselschaltung vorgesehen sein. Der hiermit erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß ein guter 18-Puls-Gleichrichterbetrieb mit vergleichsweise geringem Mehraufwand gegenüber der 6-Puls- Schaltung ermöglicht wird. Die Verdreifachung der Pulszahl von sechs auf achtzehn senkt den Oberschwingungsanteil der Speiseströme der Einspeisung stark ab und ermöglicht damit eine Verkleinerung der Netzdrosseln, was die Dynamik verbessert.According to an advantageous development of the invention can also use a current divider choke between the three-phase network and suction throttle circuit may be provided. The The advantage that can be achieved in this way is in particular that a good 18-pulse rectifier operation with comparative little additional effort compared to the 6-pulse Circuit is made possible. Tripling the number of pulses from six to eighteen lowers the harmonic content of the feed streams strongly from and thus enables a reduction in the line chokes, which improves the dynamics.

Die 18pulsige Gleichrichterschaltung benötigt drei magnetische Bauelemente zur Verdreifachung der Pulszahl. Der Oberschwingungsanteil der Netzströme ist geringer als bei den 12pulsigen Schaltungen, wobei der Aufwand ähnlich günstig ist. Die 18pulsige Schaltung ist bezüglich der anzahl der Bauelemente und des Aufwands günstiger als die 24pulsigen Schaltungen. The 18-pulse rectifier circuit requires three magnetic ones Components for tripling the number of pulses. The harmonic content of the mains currents is lower than with the 12-pulse circuits, the effort is similarly cheap. The 18-pulse circuit is regarding the number of components and the effort is cheaper than the 24-pulse circuits.

Die Ausführung der Stromteilerdrossel und der netzseitigen Saugdrossel kann durch Zusammenschalten von Wicklungsgruppen auf jeweils drei Einphasenkernen zu einer Dreiphasensaugdrossel bzw. einer Dreiphasenstromteilerdrossel erfolgen.The design of the current divider choke and the line-side Suction throttle can be created by interconnecting winding groups on three single-phase cores to one Three-phase suction throttle or a three-phase flow divider respectively.

Eine vorteilhafte Ausführung der Stromteilerdrossel besteht in der Integration der jeweils drei Einphasenkomponenten zu einer Drehstromeinheit. Wegen des durch die Spannungsverläufe vorgegebenen Flußverlaufs, dessen Wert in einem Schenkel nicht gleich der Summe der Flüsse in den beiden anderen Schenkel ist, wird die Ausführung der Dreiphasenkerne mit mehr als drei Schenkeln erforderlich, also beispielsweise aus Symmetriegründen als Fünfschenkelkern.An advantageous embodiment of the current divider choke exists in the integration of the three single-phase components to a three-phase unit. Because of the through the Voltage curves given flow pattern, its value in one leg not equal to the sum of the flows in the other two legs is the execution of the Three-phase cores with more than three legs required for example, for reasons of symmetry as a five-legged core.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained. It shows

Fig. 1 eine Leistungseinspeisung mit netzseitiger Saugdrosselschaltung, Fig. 1, a power feed line-side with drainage coil circuit,

Fig. 2 die Verschaltung der Leistungseinspeisung gemäß Fig. 1 mit symbolischer Zeigerbilddarstellung der Spannung an der netzseitigen Saugdrossel, Fig. 2 shows the interconnection of the power supply of FIG. 1 with symbolic pointer image representation of the voltage at the network-side interphase reactor,

Fig. 3 die typischen zeitlichen Verläufe interessierender Ströme und Spannungen zur Schaltung nach Fig. 1 und 2, Fig. 3 shows the typical time courses of interest currents and voltages for the circuit of Fig. 1 and 2,

Fig. 4 eine zu Fig. 1 modifizierte Saugdrosselschaltung, Fig. 4 shows a modified to Fig. 1 drainage coil circuit,

Fig. 5 eine vereinfachte Saugdrosselschaltung, Fig. 5 is a simplified drainage coil circuit,

Fig. 6 eine aus drei netzseitigen Saugdrosselschaltungen bestehende Anordnung, Fig. 6 a three-line-side Saugdrosselschaltungen arrangement,

Fig. 7 die Verschaltung der Leistungseinspeisung gemäß Fig. 6 mit symbolischer Zeigerbilddarstellung der Spannungen an den netzseitigen Saugdrosseln FIG. 7 shows the connection of the power supply according to FIG. 6 with a symbolic illustration of the voltages at the line-side inductors

Fig. 8 eine Schaltung mit 6pulsigem Rückarbeits- Wechselrichter, Fig. 8 is a circuit 6pulsigem Rückarbeits- inverter,

Fig. 9 eine Schaltung mit 12pulsigem Rückarbeits- Wechselrichter, Fig. 9 shows a circuit with 12pulsigem Rückarbeits- inverter,

Fig. 10 eine Leistungseinspeiseschaltung mit Stromteilerdrossel und netzseitiger Saugdrossel, Fig. 10 shows a current divider with Leistungseinspeiseschaltung throttle and line-side interphase reactor,

Fig. 11, 12 die typischen zeitlichen Verläufe interessierender Ströme und Spannungen zur Schaltung nach Fig. 10. Fig. 11, 12, the typical time courses of interest currents and voltages for the circuit of Fig. 10.

In der Fig. 1 ist eine Leistungseinspeisung mit netzseitiger Saugdrosselschaltung dargestellt. Es ist ein Drehstromnetz 1 mit seinen drei Phasen L 1, L 2, L 3 und dem Nulleiter N zu erkennen, an das über Netzdrosseln 2 und über eine netzseitige dreiphasige Saugdrosselschaltung 3 a ein Stromrichter 4 angeschlossen ist. Die Netzdrosseln 2 dienen zur Aufnahme der Verzerrungsspannungen. Der Stromrichter 4 speist eine durch einen Widerstand R und einen Kondensator C repräsentierte Gleichspannungslast 5, vorzugsweise einen Gleichspannungszwischenkreis mit Zwischenkreiskondensator.In FIG. 1, a power supply is shown with mains-side drainage coil. A three-phase network 1 with its three phases L 1 , L 2 , L 3 and the neutral conductor N can be seen, to which a converter 4 is connected via line chokes 2 and via a line-side three-phase inductor circuit 3 a . The line chokes 2 serve to absorb the distortion voltages. The converter 4 feeds a DC voltage load 5 represented by a resistor R and a capacitor C , preferably a DC voltage intermediate circuit with an intermediate circuit capacitor.

Die Saugdrosselschaltung 3 a besteht aus zwölf Saugdrosselwicklungen 6 bis 17 in magnetischer und elektrischer Wirkverbindung, wobei jeweils vier Wicklungen eine Wicklungsgruppe bilden und auf einem gemeinsamen, magnetisierbaren Kern 18 bis 20 angeordnet sind. Im einzelnen befinden sich die Wicklungen 6, 7, 13, 17 (erste Wicklungsgruppe) auf dem Kern 18, die Wicklungen 8, 9, 14, 15 (zweite Wicklungsgruppe) auf dem Kern 19 und die Wicklungen 10, 11, 12, 16 (dritte Wicklungsgruppe) auf dem Kern 20. Die Netzeinspeisung der Saugdrosselschaltung 3 a erfolgt an den drei netzseitigen Anschlußklemmen (Abgriffen) U 3, V 3, W 3, wobei U 3 dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Wicklungen 6, 7, V 3 dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Wicklungen 8, 9 und W 3 dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Wicklungen 10, 11 entsprechen. Die äußeren Klemmen U 1, U 2, V 1, V 2, W 1, W 2 dieser Wicklungen 6 bis 11 sind mit den übrigen Wicklungen 12 bis 17 derart verbunden, daß die Klemmen U 1, U 2, V 1, V 2, W 1, W 2 der Wicklungen 6 bis 11 eines Kerns jeweils in zyklischer Vertauschung und gegensinnig mit den Klemmen U 21, U 12, V 21, V 12, W 21, W 12 der Wicklungen 12 bis 17 auf den beiden anderen Kernen verbunden und die jeweils anderen Klemmen U 11, U 22, V 11, V 22, W 11, W 22 der Wicklungen 12 bis 17, die sechs lastseitigen Anschlußklemmen, an die Wechselstromanschlüsse des Stromrichters 4 geführt sind.The suction throttle circuit 3 a consists of twelve suction throttle windings 6 to 17 in magnetic and electrical operative connection, with four windings each forming a winding group and arranged on a common, magnetizable core 18 to 20 . Specifically, the windings 6, 7, 13, 17 (first winding group) are on the core 18 , the windings 8, 9, 14, 15 (second winding group) on the core 19 and the windings 10, 11, 12, 16 ( third winding group) on the core 20 . The mains feed of the suction throttle circuit 3 a takes place at the three network terminals (taps) U 3 , V 3 , W 3 , U 3 being the common connection point of the windings 6, 7 , V 3 the common connection point of the windings 8, 9 and W 3 common connection point of the windings 10, 11 correspond. The outer terminals U 1 , U 2 , V 1 , V 2 , W 1 , W 2 of these windings 6 to 11 are connected to the other windings 12 to 17 in such a way that the terminals U 1 , U 2 , V 1 , V 2 , W 1 , W 2 of the windings 6 to 11 of a core each in cyclical interchange and connected in opposite directions to the terminals U 21 , U 12 , V 21 , V 12 , W 21 , W 12 of the windings 12 to 17 on the two other cores and the respective other terminals U 11 , U 22 , V 11 , V 22 , W 11 , W 22 of the windings 12 to 17 , the six load-side connection terminals, are led to the AC connections of the converter 4 .

Im einzelnen ist die Klemme U 1 der Wicklung 6 mit der Klemme W 21 der Wicklung 12 verbunden. Die weitere Klemme W 22 der Wicklung 12 bildet den ersten Wechselstromanschluß. Die Klemme W 1 der Wicklung 10 ist mit der Klemme V 21 der Wicklung 14 verbunden. Die weitere Klemme V 22 der Wicklung 14 bildet den zweiten Wechselstromanschluß. Die Klemme V 1 der Wicklung 8 ist mit der Klemme U 21 der Wicklung 13 verbunden. Die weitere Klemme U 22 der Wicklung 13 bildet den dritten Wechselstromanschluß. Die Klemme W 2 der Wicklung 11 ist mit der Klemme U 12 der Wicklung 17 verbunden. Die weitere Klemme U 11 der Wicklung 17 bildet den vierten Wechselstromanschluß. Die Klemme U 2 der Wicklung 7 ist mit der Klemme V 12 der Wicklung 15 verbunden. Die weitere Klemme V 11 der Wicklung 15 bildet den fünften Wechselstromanschluß. Die Klemme V 2 der Wicklung 9 ist mit der Klemme W 12 der Wicklung 16 verbunden. Die weitere Klemmme W 11 der Wicklung 16 bildet den sechsten Wechselstromanschluß. Die Windungszahl der Wicklungen 6 bis 11 beträgt WA und die Windungszahl der Wicklungen 12 bis 17 beträgt WB.Specifically, terminal U 1 of winding 6 is connected to terminal W 21 of winding 12 . The further terminal W 22 of the winding 12 forms the first AC connection. Terminal W 1 of winding 10 is connected to terminal V 21 of winding 14 . The further terminal V 22 of the winding 14 forms the second AC connection. Terminal V 1 of winding 8 is connected to terminal U 21 of winding 13 . The further terminal U 22 of the winding 13 forms the third AC connection. Terminal W 2 of winding 11 is connected to terminal U 12 of winding 17 . The further terminal U 11 of the winding 17 forms the fourth AC connection. Terminal U 2 of winding 7 is connected to terminal V 12 of winding 15 . The further terminal V 11 of the winding 15 forms the fifth AC connection. Terminal V 2 of winding 9 is connected to terminal W 12 of winding 16 . The further terminal W 11 of the winding 16 forms the sixth AC connection. The number of turns of windings 6 to 11 is WA and the number of turns of windings 12 to 17 is WB .

Bei einer zwölfpulsigen Schaltung hat das Windungszahlenverhältnis WB/WA etwa den Wert WB/WA = 0,366. Die Wicklungen mit der kleinsten Windungszahl WB müssen bei 12-Pulsbetrieb für eine sinusförmige Spannung von etwa U _WB = 0,0457 U _N mit der Netzfrequenz f ausgelegt werden, wobei U _N die Spannung des Drehstromnetzes und U _WB die Spannung an der Wicklung mit der Windungszahl WB ist.In the case of a twelve-pulse circuit, the number of turns ratio WB / WA has the value WB / WA = 0.366. The windings with the smallest number of turns WB must be designed for 12-pulse operation for a sinusoidal voltage of approximately U _WB = 0.0457 U _N with the network frequency f , where U _{N is} the voltage of the three-phase network and U _{WB is} the voltage on the winding with the Number of turns WB .

Der Stromrichter 4 ist als sechsphasiger Drehstrom- Gleichrichter in Brückenschaltung mit zwölf Gleichrichterventilen D 1 bis D 12 ausgeführt. Die Gleichrichterventile D 1 . . . D 12 können steuerbar oder ungesteuert sein.The converter 4 is designed as a six-phase three-phase rectifier in a bridge circuit with twelve rectifier valves D 1 to D 12 . The rectifier valves D 1 . . . D 12 can be controllable or uncontrolled.

In Fig. 2 ist die Verschaltung der Leistungseinspeisung gemäß Fig. 1 mit der symbolischen Zeigerbilddarstellung der Spannungen an der netzseitigen Saugdrosselschaltung 3 a dargestellt. Es sind insbesondere die Anordnung der Wicklungen auf den drei magnetisierbaren Kernen 18, 19, 20, die Netzeinspeisung der Saugdrosselschaltung über die Netzdrosseln 2 und die Anknüpfung der Saugdrosselschaltung 3 a an den Stromrichter 4 zu erkennen. Die Verbindungen zwischen den Wicklungen verschiedener Kerne sind nicht dargestellt. Die gleiche Richtung von Wicklungen bedeutet, daß die Wicklungen auf dem gleichen Kern angeordnet sind. FIG. 2 shows the connection of the power feed according to FIG. 1 with the symbolic pointer image representation of the voltages at the line-side suction throttle circuit 3 a . In particular, the arrangement of the windings on the three magnetizable cores 18, 19, 20 , the supply of the suction choke circuit via the line chokes 2 and the connection of the suction choke circuit 3 a to the converter 4 can be seen. The connections between the windings of different cores are not shown. The same direction of windings means that the windings are arranged on the same core.

Durch die besondere Anordnung der Wicklungen 6 bis 17 auf den Kernen 18 bis 20 der Saugdrosselschaltung 3 a werden die in den Wicklungen fließenden Ströme so transformiert, daß der Netzstrom zwischen den Nulldurchgängen der Netzspannung bis zu sehr kleinen Lastströmen zu jeder Zeit einen von Null verschiedenen Wert hat. Due to the special arrangement of the windings 6 to 17 on the cores 18 to 20 of the suction throttle circuit 3 a , the currents flowing in the windings are transformed such that the mains current between the zero crossings of the mains voltage and very small load currents has a non-zero value at all times Has.

Die relative Höhe der Ströme in den Wicklungen der Saugdrosselschaltung 3 a läßt sich über das Windungszahlverhältnis WA/WB der Wicklungen einstellen und somit der Strom in den Netzzuleitungen, bei geeigneter Wahl der relativen Kurzschlußspannung der Netzdrosseln, optimal der Sinusform anpassen. Die Differenzspannung zwischen der Netzspannung und der Wechselspannung an der Gleichrichterlast 4 wird dabei von der Saugdrosselschaltung 3 a und der Netzdrossel 2 aufgebracht.The relative magnitude of the currents in the windings of the induction choke circuit 3 a can be set via the number of turns WA / WB of the windings and thus the current in the supply leads, with a suitable choice of the relative short-circuit voltage of the line reactors, can be optimally adapted to the sinusoidal shape. The differential voltage between the line voltage and the AC voltage at the rectifier load 4 is applied by the suction throttle circuit 3 a and the line reactor 2 .

In Fig. 3 sind die typischen zeitlichen Verläufe interessierender Ströme und Spannungen zur Schaltung nach Fig. 1 und 2 dargestellt. Es sind die Netzspannung (Sternspannung) UL 1-N (durchgezogener Linienzug), die Spannung an der Anschlußklemmme U 3 der Saugdrosselschaltung UU 3-N (Sternspannung, gestrichelter Linienzug), der Netzstrom iL 1 (durchgezogener Linienzug) und die Ströme i 6 (gestrichelter Linienzug) bzw. i 7 (strichpunktierter Linienzug) in den Wicklungen 6 bzw. 7 gezeigt (Saugdrosselströme, siehe hierzu Fig. 1). Die Grundschwingungen der Saugdrosselströme i 6, i 7 weisen eine Phasendifferenz von 30° zueinander auf. Der Netzstrom iL 1 setzt sich aus diesen beiden Saugdrosselströmen i 6, i 7 zusammen. Durch die Anordnung der Netzdrosseln 2 in den Netzzuleitungen ergibt sich eine Glättung des Netzstromes und somit eine verbesserte Annäherung an die Sinusform.In Fig. 3 the typical time courses of interest currents and voltages for the circuit of Figure 1 are. And 2.. They are the line voltage (star voltage) UL 1 - N (solid line), the voltage at the connection terminal U 3 of the suction throttle circuit UU 3 - N (star voltage, dashed line), the line current iL 1 (solid line) and the currents i 6 ( dashed line) or i 7 (dash-dotted line) shown in the windings 6 and 7 (suction throttle currents, see Fig. 1). The fundamental vibrations of the suction choke currents i 6 , i 7 have a phase difference of 30 ° to one another. The mains current iL 1 is composed of these two inductor currents i 6 , i 7 . The arrangement of the line chokes 2 in the line supply leads to a smoothing of the line current and thus an improved approximation to the sinusoidal shape.

Durch den Einsatz der netzseitigen dreiphasigen Saugdrosselschaltung wird eine 12-Pulsigkeit des Laststromes (Gleichstromes) erzielt, d. h. die Oberwelligkeit des Laststromes wird durch die Saugdrossel stark verringert.By using the three-phase suction throttle circuit on the mains side becomes a 12-pulse of the load current (Direct current) achieved, d. H. the ripple of the Load current is greatly reduced by the suction throttle.

In Fig. 4 ist eine zu Fig. 1 modifizierte Saugdrosselschaltung dargestellt. Die Saugdrosselschaltung 3 a besteht aus zwölf Wicklungen 6 bis 17, wobei die Wicklungen 6, 7, 13, 17 (erste Wicklungsgruppe) auf Kern 18, die Wicklungen 8, 9, 14, 15 (zweite Wicklungsgruppe) auf Kern 19 und die Wicklungen 10, 11, 12, 16 (dritte Wicklungsgruppe) auf Kern 20 angeordnet sind, wie bereits unter Fig. 1 beschrieben. Die Klemmen U 3 bzw. V 3 bzw. W 3 der Wicklungen 6/7 bzw. 8/9 bzw. 10/11 bilden wiederum die Abgriffe für die Netzeinspeisung (netzseitige Anschlußklemmen). Die Klemme W 1 der Wicklung 10 ist mit der Klemme U 22 der Wicklung 13 verbunden. Die weitere Klemme U 21 der Wicklung 13 bildet den ersten Wechselstromanschluß. Die Klemme U 1 der Wicklung 6 ist mit der Klemme V 22 der Wicklung 14 verbunden. Die weitere Klemme V 21 der Wicklung 14 bildet den zweiten Wechselstromanschluß. Die Klemme V 1 der Wicklung 8 ist mit der Klemmme W 22 der Wicklung 12 verbunden. Die weitere Klemme W 21 der Wicklung 12 bildet den dritten Wechselstromanschluß. Die Klemme U 2 der Wicklung 7 ist mit der Klemme W 11 der Wicklung 16 verbunden. Die weitere Klemmme W 12 der Wicklung 16 bildet den vierten Wechselstromanschluß. Die Klemme W 2 der Wicklung 11 ist mit der Klemme V 11 der Wicklung 15 verbunden. Die weitere Klemme V 12 der Wicklung 15 bildet den fünften Wechselstromanschluß. Die Klemme V 2 der Wicklung 9 ist mit der Klemme U 11 der Wicklung 17 verbunden. Die weitere Klemme U 12 der Wicklung 17 bildet den sechsten Wechselstromanschluß. Die Windungszahl der Wicklungen 6 bis 11 beträgt WA + WB und die Windungszahl der Wicklungen 12 bis 17 beträgt WB.A suction throttle circuit modified to FIG. 1 is shown in FIG. 4. The suction throttle circuit 3 a consists of twelve windings 6 to 17 , the windings 6, 7, 13, 17 (first winding group) on core 18 , the windings 8, 9, 14, 15 (second winding group) on core 19 and the windings 10 , 11, 12, 16 (third winding group) are arranged on core 20 , as already described under FIG. 1. The terminals U 3 or V 3 or W 3 of the windings 6/7 or 8/9 or 10/11 in turn form the taps for the power supply (line-side connection terminals). Terminal W 1 of winding 10 is connected to terminal U 22 of winding 13 . The further terminal U 21 of the winding 13 forms the first AC connection. Terminal U 1 of winding 6 is connected to terminal V 22 of winding 14 . The further terminal V 21 of the winding 14 forms the second AC connection. The terminal V 1 of the winding 8 is 22, the winding 12 is connected to the Klemmme W. The further terminal W 21 of the winding 12 forms the third AC connection. Terminal U 2 of winding 7 is connected to terminal W 11 of winding 16 . The further terminal W 12 of the winding 16 forms the fourth AC connection. Terminal W 2 of winding 11 is connected to terminal V 11 of winding 15 . The further terminal V 12 of the winding 15 forms the fifth AC connection. Terminal V 2 of winding 9 is connected to terminal U 11 of winding 17 . The further terminal U 12 of the winding 17 forms the sixth AC connection. The number of turns of windings 6 to 11 is WA + WB and the number of turns of windings 12 to 17 is WB .

Bei einer zwölfpulsigen Saugdrosselschaltung haben die Windungszahlenverhältnisse etwa die Werte WB/WA = 0,366 und WB/WA + WB = 0,268. Die Wicklungen mit der kleinsten Windungszahl WB müssen bei 12-Pulsbetrieb für eine sinusförmige Spannung von etwa U _WB = 0,0392 UN mit der Netzfrequenz f ausgelegt werden. In the case of a twelve-pulse suction throttle circuit, the number of turns ratios are approximately WB / WA = 0.366 and WB / WA + WB = 0.268. The windings with the smallest number of turns WB must be designed for a sinusoidal voltage of approximately U _WB = 0.0392 UN with the mains frequency f in 12-pulse operation.

Die übrige Schaltungsanordnung der Fig. 4 ist wie unter Fig. 1 beschrieben. Die symbolische Zeigerbilddarstellung der Spannungen der Saugdrosselschaltung 3 a gemäß Fig. 4 ist ebenfalls dargestellt.The rest of the circuit arrangement of FIG. 4 is as described under FIG. 1. The symbolic pointer image representation of the voltages of the suction throttle circuit 3 a according to FIG. 4 is also shown.

Inn Fig. 5 ist eine vereinfachte Saugdrosselschaltung dargestellt. Die Saugdrosselschaltung 3 a besteht aus lediglich neun Wicklungen 21 bis 29, wobei die Wicklungen 21 bis 23 (erste Wicklungsgruppe) auf dem magnetisierbaren Kern 54, die Wicklungen 24 bis 26 (zweite Wicklungsgruppe) auf Kern 55 und die Wicklungen 27 bis 29 (dritte Wicklungsgruppe) auf Kern 56 angeordnet sind. Die Klemmmen U 1 bzw. V 1 bzw. W 1 der Wicklungen 21 bzw. 24 bzw. 27 bilden den Abgriff für die Netzeinspeisung (netzseitige Anschlußklemmen). Die Klemme W 2 der Wicklung 27 ist mit der gemeinsamen Klemme U 23 der Wicklung 22 und 23 verbunden. Die weitere Klemme U 21 der Wicklung 22 bildet den ersten Wechselstromanschluß. Die weitere Klemme U 22 der Wicklung 23 bildet den vierten Wechselstromanschluß. Die Klemme U 2 der Wicklung 21 ist mit der gemeinsamen Klemme V 23 der Wicklungen 25 und 26 verbunden. Die weitere Klemme V 21 der Wicklung 25 bildet den zweiten Wechselstromanschluß. Die weitere Klemme V 22 der Wicklung 26 bildet den fünften Wechselstromanschluß. Die Klemme V 2 der Wicklung 24 ist mit der gemeinsamen Klemme W 23 der Wicklungen 28 und 29 verbunden. Die weitere Klemme W 21 der Wicklung 28 bildet den dritten Wechselstromanschluß. Die weitere Klemme W 22 der Wicklung 29 bildet den sechsten Wechselstromanschluß. Die Windungszahl der Wicklungen 21, 24, 27 beträgt WB, die Windungszahl der Wicklungen 22, 25, 28 beträgt WA und die Windungszahl der Wicklungen 23, 26, 29 beträgt WA + WB.Inn Fig. 5 is a simplified drainage coil is illustrated. The suction throttle circuit 3 a consists of only nine windings 21 to 29 , the windings 21 to 23 (first winding group) on the magnetizable core 54 , the windings 24 to 26 (second winding group) on the core 55 and the windings 27 to 29 (third winding group ) are arranged on core 56 . The clamps U 1 or V 1 or W 1 of the windings 21 or 24 or 27 form the tap for the power supply (line-side connection terminals). The terminal W 2 of the winding 27 is connected to the common terminal U 23 of the winding 22 and 23 . The further terminal U 21 of the winding 22 forms the first AC connection. The further terminal U 22 of the winding 23 forms the fourth AC connection. The terminal U 2 of the winding 21 is connected to the common terminal V 23 of the windings 25 and 26 . The further terminal V 21 of the winding 25 forms the second AC connection. The further terminal V 22 of the winding 26 forms the fifth AC connection. The terminal V 2 of the winding 24 is connected to the common terminal W 23 of the windings 28 and 29 . The further terminal W 21 of the winding 28 forms the third AC connection. The further terminal W 22 of the winding 29 forms the sixth AC connection. The number of turns of the windings 21, 24, 27 is WB , the number of turns of the windings 22, 25, 28 is WA and the number of turns of the windings 23, 26, 29 is WA + WB .

Bei einer zwölfpulsigen Saugdrosselschaltung hat das Windungszahlverhältnis etwa den Wert WB/WA = 0,366. Die Wicklungen mit der kleinsten Wicklungszahl WB müssen bei 12-Pulsbetrieb für eine sinusförmige Spannung von etwa U _WB = 0,0355 UN mit der Netzfrequenz f ausgelegt werden.In the case of a twelve-pulse suction throttle circuit, the number of turns ratio has approximately the value WB / WA = 0.366. In 12-pulse operation, the windings with the smallest number of windings WB must be designed for a sinusoidal voltage of approximately U _WB = 0.0355 UN with the mains frequency f .

Die übrige Schaltungsanordnung ist wie unter Fig. 1 beschrieben.The rest of the circuit arrangement is as described under Fig. 1.

Die symbolische Zeigerbilddarstellung der Spannungen der Saugdrosselschaltung 3 a gemäß Fig. 5 ist ebenfalls dargestellt.The symbolic pointer image representation of the voltages of the suction throttle circuit 3 a according to FIG. 5 is also shown.

In Fig. 6 ist eine aus drei netzseitigen dreiphasigen Saugdrosselschaltungen bestehende Anordnung dargestellt. Die erste Saugdrosselschaltung 3 a mit den Kernen 18 bis 20 und den insgesamt zwölf Wicklungen 6 bis 17 ist, wie unter Fig. 4 beschrieben, verschaltet. Das Windungszahlenverhältnis hat aber, um eine 24-Pulsigkeit zu erzielen, etwa den Wert WB′/WA′ = 0,165. Die äußeren Klemmen der Wicklungen 14, 12, 13 bzw. 16, 17, 15 (die lastseitigen Anschlußklemmen) bilden jedoch nicht Wechselstromanschlüsse eines Stromrichters, sondern Einspeisungen der zweiten bzw. dritten Saugdrosselschaltung 3 b bzw. 3 c.In FIG. 6, a three-line-side three-phase Saugdrosselschaltungen arrangement. The first suction throttle circuit 3 a with the cores 18 to 20 and the total of twelve windings 6 to 17 is, as described under Fig. 4, connected. The number of turns ratio, however, has approximately the value WB ′ / WA ′ = 0.165 in order to achieve a 24-pulse rate. However, the outer terminals of the windings 14, 12, 13 and 16, 17, 15 (the load-side connection terminals) do not form AC connections of a converter, but rather feed-in of the second or third suction throttle circuit 3 b or 3 c .

Die zweite Saugdrosselschaltung 3 b weist drei Kerne 57, 58, 59 auf, wobei Wicklungen 30, 31, 37, 41 (erste Wicklungsgruppe) auf dem Kern 57, Wicklungen 32, 33, 38, 39 (zweite Wicklungsgruppe) auf dem Kern 58 und Wicklungen 34, 35, 36, 40 (dritte Wicklungsgruppe) auf dem Kern 59 angeordnet sind. Die dritte Saugdrosselschaltung 3 c weist drei Kerne 60, 61, 62 auf, wobei Wicklungen 42, 43, 49, 53 (erste Wicklungsgruppe) auf dem Kern 60, Wicklungen 44, 45, 50, 51 (zweite Wicklungsgruppe) auf dem Kern 61 und Wicklungen 46, 47, 48, 52 (dritte Wicklungsgruppe) auf dem Kern 62 angeordnet sind. Die Verschaltung der Saugdrosselschaltungen 3 b, 3 c ist ebenfalls wie unter Fig. 4 beschrieben. The second suction throttle circuit 3 b has three cores 57, 58, 59 , with windings 30, 31, 37, 41 (first winding group) on the core 57 , windings 32, 33, 38, 39 (second winding group) on the core 58 and Windings 34, 35, 36, 40 (third winding group) are arranged on the core 59 . The third suction throttle circuit 3 c has three cores 60, 61, 62 , with windings 42, 43, 49, 53 (first winding group) on the core 60 , windings 44, 45, 50, 51 (second winding group) on the core 61 and Windings 46, 47, 48, 52 (third winding group) are arranged on the core 62 . The connection of the suction throttle circuits 3 b , 3 c is also as described in FIG. 4.

Bei den Saugdrosselschaltungen 3 b und 3 c muß das Windungszahlenverhältnis zur Erzielung einer Zwölfpulsigkeit etwa den Wert WB/WA = 0,366 haben.In the case of the suction throttle circuits 3 b and 3 c , the number of turns ratio must have the value WB / WA = 0.366 in order to achieve a twelve-pulse pulse.

Als Stromrichter 4 dient ein zwölfphasiger Gleichrichter in Brückenschaltung mit insgesamt vierundzwanzig Gleichrichterventilen D 1 bis D 24 (steuer- oder nicht steuerbar).A 12-phase rectifier in bridge circuit with a total of twenty-four rectifier valves D 1 to D 24 (controllable or not controllable) serves as the converter 4 .

Durch Einsatz der insgesamt drei Saugdrosselschaltungen wird eine 24-Pulsigkeit des Laststromes (Gleichstromes) erzielt, d. h. die Oberwelligkeit des Laststromes ist nochmals stark verringert.By using a total of three suction throttle circuits becomes a 24-pulse of the load current (direct current) achieved, d. H. is the ripple of the load current again greatly reduced.

In Fig. 7 ist die Verschaltung der Leistungseinspeisung gemäß Fig. 6 mit der symbolischen Zeigerbilddarstellung der Spannungen an den netzseitigen Saugdrosseln dargestellt. Es sind insbesondere die Anordnung der drei Saugdrosselschaltungen 3 a, 3 b, 3 c mit jeweils drei Kernen, die Netzeinspeisung der Saugdrosselschaltungen über die Netzdrosseln 2 und die Anknüpfung der Saugdrosselschaltungen an den Stromrichter 4 zu erkennen. Die Verbindungen zwischen den Wicklungen verschiedener magnetisierbarer Kerne sind nicht dargestellt. Jede der drei Saugdrosselschaltungen stellt einen Phasenzahl-Verdoppler dar, wobei den Saugdrosselschaltungen 3 b, 3 c mit den Kernen 57 bis 59 bzw. 60 bis 62 jeweils ein eigener 12-Puls-Gleichrichter zugeordnet ist. FIG. 7 shows the connection of the power feed according to FIG. 6 with the symbolic pointer image representation of the voltages at the line-side inductors. In particular, the arrangement of the three suction throttle circuits 3 a , 3 b , 3 c , each with three cores, the network feed of the suction throttle circuits via the line chokes 2 and the connection of the suction throttle circuits to the converter 4 can be seen. The connections between the windings of different magnetizable cores are not shown. Each of the three suction throttle circuits represents a phase number doubler, wherein the suction throttle circuits 3 b , 3 c with the cores 57 to 59 and 60 to 62 each have their own 12-pulse rectifier.

Die Anordnung von dreiphasigen Saugdrosseln in Verbindung mit Gleichrichtern und großer Zwischenkreiskapazität (Zwischenkreiskondensator) erfordert eine Begrenzung des Einschaltstromes. Eine derartige Begrenzung wird durch eine Modifizierung der Gleichrichter durch Ersatz eines Teils oder der Gesamtheit der ungesteuerten Stromrichterventile durch steuerbare Stromrichterventile erreicht. Dadurch läßt sich der Strom steuern. The arrangement of three-phase suction throttles in connection with rectifiers and large DC link capacity (DC link capacitor) requires a limitation of the inrush current. Such a limitation will by modifying the rectifier with replacement part or all of the uncontrolled converter valves achieved by controllable converter valves. This allows the current to be controlled.

Bei erforderlicher Rückspeisung in das Drehstromnetz läßt sich die Anordnung von dreiphasigen Saugdrosselschaltungen und höherphasiger Gleichrichterbrücke vorteilhaft mit Rückarbeitswechselrichtern ohne eine nachteilige Heraufsetzung der Anschlußspannung des Wechselrichters durch einen Transformator bewerkstelligen.When feedback into the three-phase network is required can the arrangement of three-phase suction throttle circuits and higher-phase rectifier bridge advantageous with rework inverters without a disadvantageous one Increasing the connection voltage of the inverter accomplish with a transformer.

In Fig. 8 ist eine Schaltung mit Rückarbeits-Wechselrichtern dargestellt. Die Saugdrosselschaltung mit den Kernen 18 bis 20 und den zwölf Wicklungen 6 bis 17 ist, wie unter Fig. 4 beschrieben, verschaltet. Die äußeren Klemmen der Wicklungen 12 bis 14 und 15 bis 17 (lastseitige Anschlußklemmen) bilden wiederum Wechselstromanschlüsse des aus Gleichrichterventilen D 1 . . . D 12 aufgebauten Stromrichters 4 in Gleichrichter-Brückenschaltung. Der 6pulsige Rückarbeits-Wechselrichter 63 ist aus sechs steuerbaren Stromrichterventilen T 13 . . . T 16 in Drehstrom-Brückenschaltung aufgebaut und wechselstromseitig mit dem Drehstromnetz 1 verbunden. Gleichstromseitig ist der Rückarbeits-Wechselrichter 63 über je eine Glättungsdrossel 64, 65 an den positiven bzw. negativen Lastanschluß (Gleichstromausgang) angeschlossen.In FIG. 8 is a circuit with feedback working inverters is shown. The suction throttle circuit with the cores 18 to 20 and the twelve windings 6 to 17 is connected as described in FIG. 4. The outer terminals of the windings 12 to 14 and 15 to 17 (load-side connection terminals) in turn form AC connections of the rectifier valves D 1 . . . D 12 constructed converter 4 in rectifier bridge circuit. The 6-pulse rework inverter 63 is made up of six controllable converter valves T 13 . . . T 16 built in three-phase bridge circuit and connected to three-phase network 1 on the AC side. On the DC side, the rework inverter 63 is connected to the positive and negative load connection (DC output) via a smoothing choke 64, 65 each.

Das Windungszahlenverhältnis beträgt WB/WA = 0,366.The turns ratio is WB / WA = 0.366.

Durch den auch bei allgemein bekannten Saugdrosselschaltungen auftretenden Saugdrosseleffekt, d. h. Erhöhung der Gleichspannung bei Lastströmen unterhalb des Magnetisierungsstromes der Saugdrossel und Absenkung der Ausgangsspannung bei Lastströmen oberhalb des Magnetisierungsstromes gegenüber der Ausgangsspannung ohne Saugdrossel wird die für den Rückarbeits-Wechselrichter 63 erforderliche Spannungsreserve verfügbar. As a result of the suction throttle effect which also occurs in generally known suction throttle circuits, that is to say increase in the direct voltage in the case of load currents below the magnetizing current of the suction throttle and lowering in the output voltage in the case of load currents above the magnetizing current compared to the output voltage without suction throttle, the voltage reserve required for the reworking inverter 63 becomes available.

In Fig. 9 ist eine Schaltung mit 12pulsigem Rückarbeits- Wechselrichter dargestellt. Der Einsatz eines derartigen 12pulsigen Wechselrichters ermöglicht den Verzicht auf die Glättungsdrosseln 64, 65 gemäß Fig. 8. Die Saugdrosselschaltung 3 a mit den Kernen 18 bis 20 und den Wicklungen 6 bis 17 ist, wie unter Fig. 4 beschrieben, verschaltet. Die äußeren Klemmen der Wicklungen 12 bis 14 und 15 bis 17 bilden gleichzeitig die Wechselstromanschlüsse des aus Gleichrichterventilen D 1 . . . D 12 aufgebauten Stromrichters 4 in Gleichrichter-Brückenschaltung als auch des aus steuerbaren Stromrichterventilen T 1 . . . T 12 aufgebauten Rückarbeits-Wechselrichters 66 in 12pulsiger Brückenschaltung. Jedem Gleichrichterventil D 1 . . . D 12 liegt dabei ein steuerbares Stromrichterventil T 1 . . . T 12 antiparallel. FIG. 9 shows a circuit with a 12-pulse rework inverter. The use of such a 12-pulse inverter makes it possible to dispense with the smoothing chokes 64, 65 according to FIG. 8. The suction throttle circuit 3 a with the cores 18 to 20 and the windings 6 to 17 is connected, as described under FIG. 4. The outer terminals of the windings 12 to 14 and 15 to 17 simultaneously form the AC connections of the rectifier valves D 1 . . . D 12 constructed converter 4 in rectifier bridge circuit as well as of controllable converter valves T 1 . . . T 12 built-in rework inverter 66 in a 12-pulse bridge circuit. Each rectifier valve D 1 . . . D 12 is a controllable converter valve T 1 . . . T 12 anti-parallel.

Die dem Wechselrichter 66 zugeordneten Stromrichterventile ermöglichen ebenfalls einen Rückspeisebetrieb ohne Anschluß des Wechselrichters an eine höhere Netzspannung.The converter valves assigned to the inverter 66 also enable regenerative operation without connecting the inverter to a higher grid voltage.

Allgemein gilt für alle Schaltungen, daß die netzseitige Saugdrosselschaltung 3 a, 3 b, 3 c aus je drei Einphasenkernen oder aus je einem Dreiphasenkern bestehen kann. Der Dreiphasenkern kann als Vierschenkelkern oder als Fünfschenkelkern aufgebaut sein.In general, it applies to all circuits that the line-side suction throttle circuit 3 a , 3 b , 3 c can consist of three single-phase cores or one three-phase core. The three-phase core can be constructed as a four-legged core or as a five-legged core.

Die drei beschriebenen Varianten der Saugdrosselschaltung (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 5) unterscheiden sich in ihrer Wirkung auf das Nullsystem.The three described variants of the suction throttle circuit ( Fig. 1, Fig. 4, Fig. 5) differ in their effect on the zero system.

Zur Erzielung einer Zwölfpulsigkeit muß das Windungszahlenverhältnis der Saugdrosselschaltung etwa den Wert WB/WA = 0,366 haben. Es werden dann zwei lastseitige Stromsysteme erzeugt, deren Grundschwingungen etwa eine Phasendifferenz von 30° aufweisen.To achieve a twelve-pulse rate, the number of turns ratio of the suction throttle circuit must have the value WB / WA = 0.366. Two current systems on the load side are then generated, the fundamental oscillations of which have a phase difference of approximately 30 °.

Zur Erzielung einer Vierundzwanzigpulsigkeit muß das Windungszahlenverhältnis der Saugdrosselschaltung etwa den Wert WB/WA = 0,165 haben. Es werden dann zwei lastseitige Stromsysteme erzeugt, deren Grundschwingungen etwa eine Phasendifferenz von 15° aufweisen.To achieve a twenty-four pulse, the number of turns ratio of the suction throttle circuit must have the value WB / WA = 0.165. Two current systems on the load side are then generated, the fundamental oscillations of which have a phase difference of approximately 15 °.

Alternativ oder zusätzlich zu den Netzdrosseln 2 können Netzdrosseln zwischen den lastseitigen Klemmen der Saugdrosselschaltung und den Wechselstromanschlüssen der Gleichrichter angeordnet sein.Alternatively or in addition to the line chokes 2 , line chokes can be arranged between the load-side terminals of the suction throttle circuit and the AC connections of the rectifiers.

In Fig. 10 ist eine Leistungseinspeiseschaltung mit netzseitiger Saugdrossel und zusätzlicher Stromteilerdrossel dargestellt. Es ist ein Drehstromnetz 1 mit seinen drei Phasen L 1, L 2, L 3 und dem Nulleiter N zu erkennen, an das über Netzdrosseln 2, über eine Stromteilerdrossel 67 und die netzseitige Saugdrossel 3 a ein Stromrichter 4 angeschlossen ist. Die Netzdrosseln 2, deren Wicklungen für den Nennwechselstrom I _N der Leistungseinspeiseschaltung ausgelegt sind, dienen zur Aufnahme der Verzerrungsspannungen. Der Stromrichter 4 speist die durch den Widerstand R und den Kondensator C repräsentierte Gleichspannungslast 5, vorzugsweise einen Gleichspannungszwischenkreis mit Zwischenkreiskondensator.In Fig. 10 a Leistungseinspeiseschaltung is shown with mains-side suction throttle valve and additional flow divider throttle. A three-phase network 1 with its three phases L 1 , L 2 , L 3 and the neutral conductor N can be seen, to which a converter 4 is connected via line chokes 2 , a current divider choke 67 and the line-side inductor 3 a . The line chokes 2 , whose windings are designed for the nominal alternating current I _{N of} the power feed circuit, serve to absorb the distortion voltages. The converter 4 feeds the DC voltage load 5 represented by the resistor R and the capacitor C , preferably a DC voltage intermediate circuit with an intermediate circuit capacitor.

Die Schaltung der Stromteilerdrossel 67 besteht aus sechs Wicklungen 68 bis 73 in magnetischer und elektrischer Wirkverbindung, wobei jeweils zwei Wicklungen eine Wicklungsgruppe bilden und auf einem gemeinsamen, magnetisierbaren Kern 74 bis 76 angeordnet sind. Im einzelnen befinden sich die Wicklungen 68 und 69 (erste Wicklungsgruppe) auf dem Kern 74, die Wicklungen 70 und 71 (zweite Wicklungsgruppe) auf dem Kern 75 und die Wicklungen 72 und 73 (dritte Wicklungsgruppe) auf dem Kern 76. Die Netzeinspeisung der Stromteilerdrossel 67 erfolgt an den drei netzseitigen Anschlußklemmen (Abgriffen) U 4, V 4, W 4, wobei U 4 dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Wicklungen 68 und 69, V 4 dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Wicklungen 70 und 71 und W 4 dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Wicklungen 72 und 73 entsprechen. Die Klemmen U 5, V 5, W 5, U 6, V 6, W 6 bilden die lastseitigen Anschlußklemmen der Stromteilerdrossel 67. Die Klemme U 6 der Wicklung 69 die Klemme V 6 der Wicklung 71 und die Klemme W 6 der Wicklung 73 sind direkt an Wechselstromanschlüsse des Stromrichters 4 geführt. Die Klemmen U 5, V 5, W 5 der Stromteilerdrossel 67 sind direkt mit den netzseitigen Anschlußklemmen W 1, U 1, V 1, der Saugdrossel 3 a verbunden. Im einzelnen ist die Klemme U 5 der Wicklung 68 mit der Klemme W 1 der Wicklung 27, die Klemme V 5 der Wicklung 70 mit der Klemme U 1 der Wicklung 21 und die Klemme W 5 der Wicklung 72 mit der Klemme V 1 der Wicklung 24 verbunden.The circuit of the current divider choke 67 consists of six windings 68 to 73 in magnetic and electrical operative connection, two windings each forming a winding group and arranged on a common, magnetizable core 74 to 76 . Specifically, the windings 68 and 69 (first winding group) are on the core 74 , the windings 70 and 71 (second winding group) on the core 75 and the windings 72 and 73 (third winding group) on the core 76 . The power supply of the current divider choke 67 takes place at the three network-side terminals (taps) U 4 , V 4 , W 4 , U 4 being the common connection point of the windings 68 and 69 , V 4 the common connection point of the windings 70 and 71 and W 4 the common Corresponding connection point of the windings 72 and 73 . The terminals U 5 , V 5 , W 5 , U 6 , V 6 , W 6 form the load-side connection terminals of the current divider choke 67 . The terminal U 6 of the winding 69, the terminal V 6 of the winding 71 and the terminal W 6 of the winding 73 are routed directly to AC connections of the converter 4 . The terminals U 5 , V 5 , W 5 of the current divider choke 67 are connected directly to the line-side terminals W 1 , U 1 , V 1 , the suction throttle 3 a . Specifically, terminal U 5 of winding 68 is connected to terminal W 1 of winding 27 , terminal V 5 of winding 70 is connected to terminal U 1 of winding 21, and terminal W 5 of winding 72 is connected to terminal V 1 of winding 24 connected.

Die Windungszahl der Wicklungen 68, 70 und 72 beträgt W _D und die Windungszahl der Wicklungen 69, 71 und 73 beträgt W _C. Das Windungszahlverhältnis W _D/W _C hat etwa den Wert W _D/W _C = 0,5321. Die Wicklungen mit der kleineren Windungszahl W _D müssen für eine sinusförmige Spannung von U _WD = 0,033 U _N mit der Netzfrequenz f ausgelegt werden, wobei U _N die Spannung des Drehstromnetzes und U _WD die Spannung an der Wicklung mit der Windungszahl W _D ist. Die Wicklungen mit der Windungszahl W _D müssen für einen Wechselstrom von 0,67 I _N und die Wicklungen mit der Windungszahl W _C für einen Wechselstrom von 0,33 I _N ausgelegt werden. The number of turns of the windings 68, 70 and 72 is W _D and the number of turns of the windings 69, 71 and 73 is W _C. The number of turns ratio W _D / W _C has approximately the value W _D / W _C = 0.5321. The windings with the smaller number of turns W _D must be designed for a sinusoidal voltage of U _WD = 0.033 U _N with the network frequency f , where U _{N is} the voltage of the three-phase network and U _{WD is} the voltage on the winding with the number of turns W _D. The windings with the number of turns W _D must be designed for an alternating current of 0.67 I _N and the windings with the number of turns W _C for an alternating current of 0.33 I _N.

Die sechs lastseitigen Anschlußklemmen der netzseitigen Saugdrossel U 21, V 21, W 21, U 22, V 22 und W 22 sind direkt mit den restlichen Wechselstromanschlüssen des Stromrichters 4 verbunden. Die Anordnung der Wicklungen 21 bis 29 der netzseitigen Saugdrossel auf den magnetisierbaren Kernen 54 bis 56 und die Verschaltung der Wicklungen 21 bis 29 ist wie unter Fig. 5 beschrieben. Die Windungszahl der Wicklungen 21, 24 und 27 beträgt W _B, die Windungszahl der Wicklungen 22, 25 und 28 beträgt W _A und die Windungszahl der Wicklungen 23, 26 und 29 beträgt W _A + W _B.The six load-side connection terminals of the line-side suction throttle U 21 , V 21 , W 21 , U 22 , V 22 and W 22 are connected directly to the remaining AC connections of the converter 4 . The arrangement of the windings 21 to 29 of the line-side suction throttle on the magnetizable cores 54 to 56 and the connection of the windings 21 to 29 is as described under FIG. 5. The number of turns of the windings 21, 24 and 27 is W _B , the number of turns of the windings 22, 25 and 28 is W _A and the number of turns of the windings 23, 26 and 29 is W _A + W _B.

Bei dieser 18pulsigen Schaltung hat das Windungszahlenverhältnis W _B/W _A etwa den gleichen Wert W _B/W _A = 0,5321. Die Wicklungen mit der kleinsten Windungszahl W _B müssen bei 18-Pulsbetrieb für eine sinusförmige Spannung von etwa U _WB = 0,064 U _N mit der Netzfrequenz f ausgelegt werden, wobei U _WB die Spannung an der Wicklung der Windungszahl W _B ist. Die Wicklungen mit der Windungszahl W _B müssen für einen Wechselstrom von 0,67 I _N und die Wicklungen mit den Windungszahlen W _A und W _A + W _B für einen Wechselstrom von 0,33 I _N ausgelegt werden.In this 18-pulse circuit, the number of turns ratio W _B / W _{A has} approximately the same value W _B / W _A = 0.5321. The windings with the smallest number of turns W _B must be designed for 18-pulse operation for a sinusoidal voltage of approximately U _WB = 0.064 U _N with the mains frequency f , where U _{WB is} the voltage at the winding of the number of turns W _B. The windings with the number of turns W _B must be designed for an alternating current of 0.67 I _N and the windings with the number of turns W _A and W _A + W _B for an alternating current of 0.33 I _N.

Anstelle der gezeigten netzseitigen Saugdrossel 3 a können auch die anderen vorstehend in Fig. 1 und 4 beschriebenen Varianten der netzseitigen Saugdrossel eingesetzt werden, wobei das vorstehend angegebene Windungszahlenverhältnis einzustellen ist.Instead of the line-side suction throttle 3 a shown , the other variants of the line-side suction throttle described above in FIGS. 1 and 4 can also be used, the ratio of the number of turns given above being set.

Der Stromrichter 4 ist als neunphasiger Drehstromgleichrichter in Brückenschaltung mit achtzehn Gleichrichterventilen D 1 bis D 18 ausgeführt. Die Gleichrichterventile D 1 bis D 18 können steuerbar oder ungesteuert sein.The converter 4 is designed as a nine-phase three-phase rectifier in a bridge circuit with eighteen rectifier valves D 1 to D 18 . The rectifier valves D 1 to D 18 can be controllable or uncontrolled.

Durch die besondere Anordnung der Wicklungen der Stromteilerdrossel 67 und der netzseitigen Saugdrossel 3 a werden die in den Wicklungen fließenden Ströme so transformiert, daß der Netzstrom zwischen den Nulldurchgängen der Netzspannung bis zu sehr kleinen Lastströmen zu jeder Zeit einen von Null verschiedenen Wert hat.Due to the special arrangement of the windings of the current divider choke 67 and the line-side inductor 3 a , the currents flowing in the windings are transformed such that the line current between the zero crossings of the line voltage and very small load currents has a non-zero value at all times.

Die relative Höhe der Ströme in den Wicklungen der Stromteilerdrossel 67 und der netzseitigen Saugdrossel 3 a läßt sich über die Windungszahlenverhältnisse W _D/W _C bzw. W _B/W _A der Wicklungen einstellen und somit der Strom in den Netzzuleitungen, bei geeigneter Wahl der relativen Kurzschlußspannung der Netzdrosseln, optimal der Sinusform anpassen. Die Differenzspannung zwischen der Netzspannung und der Wechselspannung an der Gleichrichterlast 4 wird dabei von der Netzdrossel 2, der Stromteilerdrossel 67 und der netzseitigen Saugdrossel 3 a aufgebracht.The relative level of the currents in the windings of the current divider inductor 67 and the line-side inductor 3 a can be set via the number of turns ratios W _D / W _C or W _B / W _{A of} the windings and thus the current in the supply lines, with a suitable choice of the relative Short circuit voltage of the line chokes, optimally adapt to the sinusoidal shape. The differential voltage between the mains voltage and the alternating voltage at the rectifier load 4 is applied by the mains choke 2 , the current divider choke 67 and the mains choke 3 a .

In den Fig. 11 und 12 sind die typischen zeitlichen Verläufe interessierender Ströme und Spannungen zur Schaltung nach Fig. 10 dargestellt. In Fig. 11 sind die Netzspannung (Sternspannung) U _L1-N (durchgezogener Linienzug), die Spannung an der Anschlußkemme U 4 der Stromteilerdrossel U _{U 4-N} (Sternspannung, gestrichelter Linienzug) und der Netzstrom i _L1 (durchgezogener Linienzug) gezeigt. Durch die Anordnung der Netzdrosseln 2 in den Netzzuleitungen ergibt sich eine Glättung des Netzstromes und somit eine verbesserte Annäherung an die Sinusform.In Figs. 11 and 12, the typical time courses of interest currents and voltages for the circuit of Fig. 10 are shown. In Fig. 11 are the line voltage (star voltage) U _{L 1- N} (solid line), the voltage at terminal U 4 of the current divider choke U _{U 4- N} (star voltage, dashed line) and the line current i _{L 1} (solid line) shown. The arrangement of the line chokes 2 in the line supply leads to a smoothing of the line current and thus an improved approximation to the sinusoidal shape.

In Fig. 12 sind die Netzspannung U _{L 1-N} (Sternspannung, durchgezogener Linienzug), der Netzstrom i _L1 (durchgezogener Linienzug), der Strom i ₂₃ durch die Wicklung 23 (durchgezogener Linienzug), der Strom i ₂₂ durch die Wicklung 22 (punktierter Linienzug) und der Strom i ₆₉ durch die Wicklung 69 (gestrichelter Linienzug) gezeigt. Die Grundschwingungen der Ströme i ₂₃ und i ₂₂ der netzseitigen Saugdrossel 3 a weisen eine Phasendifferenz Δt1 = 0,111 T Δωt von 40° zueinander auf (T = Periodendauer einer Grundschwingung, ω = Kreisfrequenz = 2 π f, f = Netzfrequenz), wobei die Grundschwingung des Stromes i ₂₃ der Grundschwingung des Netzstromes i _L1 um 20° vorauseilt (Phasendifferenz Δt2 = 0,056 T Δωt = 20°). Die Grundschwingung des Stromes i ₆₉ der Stromteilerdrossel ist in Phase mit der Grundschwingung des Netzstromes i _L1.In Fig. 12 are the line voltage U _{L 1- N} (star voltage, solid line), the line current i _{L 1} (solid line), the current i ₂₃ through the winding 23 (solid line), the current i ₂₂ through the winding 22 (dotted line) and the current i ₆₉ through the winding 69 (dashed line) is shown. The fundamental vibrations of the currents i ₂₃ and i _{22 of} the line-side inductor 3 a have a phase difference Δ t 1 = 0.111 T Δω t of 40 ° to one another (T = period of a fundamental oscillation, ω = angular frequency = 2 π f , f = mains frequency), whereby the fundamental oscillation of the current i _{23 leads} the fundamental oscillation of the mains current i _{L 1} by 20 ° (phase difference Δ t 2 = 0.056 T Δω t = 20 °). The fundamental oscillation of the current i _{69 of} the current divider choke is in phase with the fundamental oscillation of the mains current i _{L 1} .

Durch den Einsatz der netzseitigen Saugdrossel und der Stromteilerdrossel wird eine 18-Pulsigkeit des Laststromes (Gleichstromes) erzielt, d. h. die Oberwelligkeit des Laststromes wird durch die beiden Drosseln stark verringert.By using the suction throttle and the Current divider choke becomes an 18-pulse load current (Direct current) achieved, d. H. the ripple of the Load current is greatly reduced by the two chokes.

Die Anordnung von Stromteilerdrossel und netzseitiger Saugdrossel in Verbindung mit Gleichrichtern und großer Zwischenkreiskapazität (Zwischenkreiskondensator) erfordert eine Begrenzung des Einschaltstromes. Eine derartige Begrenzung wird durch eine Modifizierung der Gleichrichter durch Ersatz eines Teils oder der Gesamtheit der ungesteuerten Stromrichterventile durch steuerbare Stromrichterventile erreicht. Dadurch läßt sich der Strom steuern.The arrangement of the current divider and line-side Suction throttle in connection with rectifiers and large DC link capacitance (DC link capacitor) required a limitation of the inrush current. Such one Limitation is due to a modification of the rectifier by replacing part or all of the uncontrolled converter valves through controllable Converter valves reached. This allows the Control electricity.

Allgemein gilt, daß die Stromteilerdrossel 67 und die netzseitige Saugdrossel 3 a aus je drei Einphasenkernen oder aus je einem Dreiphasenkern bestehen können. Die Dreiphasenkerne können als Fünfschenkelkerne aufgebaut werden.In general, that the current divider throttle 67 and the network-side interphase reactor 3 a may be comprised of three or Einphasenkernen of one three-phase core. The three-phase cores can be constructed as five-leg cores.

Alternativ oder zusätzlich zu den Netzdrosseln 2 können Netzdrosseln 77 bis 85 zwischen den lastseitigen Klemmen der Stromteilerdrossel sowie der netzseitigen Saugdrossel und den Wechselstromanschlüssen der Gleichrichter angeordnet werden, wie gestrichelt angedeutet. As an alternative or in addition to the line chokes 2 , line chokes 77 to 85 can be arranged between the load-side terminals of the current divider choke and the line-side suction choke and the AC connections of the rectifiers, as indicated by dashed lines.

Zur Rückspeisung von elektrischer Energie aus dem Gleichspannungskreis in das Drehspannungsnetz sind die in Fig. 8 und 9 angegebenen Schaltungen anwendbar.The circuits indicated in FIGS . 8 and 9 can be used for the recovery of electrical energy from the DC voltage circuit into the three-phase voltage network.

Claims

1. Power supply circuit from a three-phase network into a DC voltage load by means of a converter with an upstream suction throttle, characterized by the use of a three-phase line-side suction throttle circuit ( 3 a ), the three of which consist of several windings ( 6 to 17 , 21 to 53 ), each a common, contains magnetizable core ( 18 to 20, 54 to 62 ) winding groups, the three-phase network ( 1 ) having one phase each being connected to a connection of such a winding group.

2. Power feed circuit according to claim 1, characterized in that each phase of the three-phase network electrically connected with windings on all three cores is.

3. Power feed circuit according to claim 2, characterized in that the windings are connected in opposite directions in series and the windings with the smallest number of turns ( WB ) are designed for a sinusoidal voltage of U _WB = 0.0457 UN with the mains frequency f , where UN the Voltage of the three-phase network and U _{WB are} the voltage on the winding with the smallest number of turns ( Fig. 1).

4. Power feed circuit according to claim 2, characterized in that the windings are connected in the same direction in series and the windings with the smallest number of turns ( WB ) are designed for a sinusoidal voltage of U _WB = 0.0392 UN with the mains frequency f , where UN the Voltage of the three-phase network and U _{WB are} the voltage on the winding with the smallest number of turns ( Fig. 4).

5. Power feed circuit according to claim 1, characterized in that each phase of the three-phase network is electrically connected to windings on only two cores ( Fig. 5).

6. Power feed circuit according to claim 5, characterized in that the windings with the largest number of turns ( WA + WB ) each connected in series with the windings with the average number of turns ( WA ) and each arranged on the same core that the windings with the smallest number of turns ( WB ) with the windings with the largest number of turns ( WA + WB ) connected in series in the same direction and arranged on different cores, and that the windings with the lowest number of turns ( WB ) for a sinusoidal voltage of U _WB = 0.0355 UN are designed with the network frequency f , where UN is the voltage of the three-phase network and U _{WB is} the voltage on the winding with the smallest number of turns ( FIG. 5).

7. Power feed circuit according to claims 1 to 6, characterized in that the number of turns ratio ( WB / WA ) between the smallest number of turns ( WB ) and the average number of turns ( WA ) for 12-pulse operation the value 0.366 and for 24-pulse operation the value 0.165 having.

8. Power supply circuit according to claims 1 to 7, characterized in that each of the winding groups of a line-side inductor has a line-side connection terminal for connection to the three-phase network ( 1 ) and two load-side connection terminals for connection to the AC connections of the converter ( 4 ) designed as a rectifier in a three-phase bridge circuit. has, with all windings belonging to a winding group which are arranged on a core or leg.

9. Power feed circuit according to claims 1 to 8, characterized in that the three-phase mains-side suction throttle circuit ( 3 a, b, c ) consists of three single-phase cores with associated winding groups.

10. Power feed circuit according to claims 1 to 8, characterized in that the three-phase suction throttle circuit ( 3 a, b, c ) consists of a three-phase core with associated winding groups.

11. Power feed circuit according to claim 10, characterized in that the three-phase core has five legs is executed.

12. Power feed circuit according to claims 1 to 11, characterized in that to form a 24-pulse circuit two twelve-pulse suction throttle circuits ( 3 b , 3 c ) via a further line-side suction throttle ( 3 a ) with the number of turns ratio ( WB '/ WA' ) between the smallest number of turns ( WB ' ) and the average number of turns ( WA' ) of 0.165 are connected to the three-phase network ( Fig. 6, 7).

13. Power feed circuit according to claims 1 to 12, characterized in that between the load-side terminals of the suction throttle circuit ( 3 a ) and the AC connections of the rectifier line chokes are arranged.

14. Power supply circuit according to claims 1 to 12, characterized in that between the three-phase network ( 1 ) and the line-side suction throttle circuit ( 3 a ) line chokes ( 2 ) are arranged.

15. Power feed circuit according to claims 1 to 14, characterized in that at least part of the rectifier valves ( D 1 ... D 24 ) of the converter ( 4 ) is designed to be controllable.

16. Leistungseinspeiseschaltung according to claims 1 to 14, characterized in that anti-parallel to the rectifier valves (D 1... D 12) of controllable valves (T 1... T 12) of a rear working inverter (66) for energy recovery from the DC power load ( 5 ) are arranged in the three-phase network ( 1 ) ( Fig. 9).

17. Power feed circuit according to claims 1 to 14, characterized in that a six-pulse rework inverter ( 63 ) consisting of six controllable valves ( T 13 ... T 18 ) with its direct current connections via two smoothing chokes ( 64, 65 ) to the direct voltage load ( 5 ) and with its three-phase connections to the three-phase network ( 1 ) ( Fig. 8).

18. Power supply circuit according to one of claims 1 to 17, characterized by the use of a three-phase current divider choke ( 67 ) between the three-phase network ( 1 ) and suction throttle circuit ( 3 a ), the current divider choke ( 67 ) three each consisting of two windings ( 68 to 73 ) , each containing a common, magnetizable core ( 74 to 76 ) having winding groups and the three-phase network ( 1 ) is connected with one phase to a connection of such a winding group.

19. Power feed circuit according to claim 18, characterized in that the two windings of a winding group of the current divider choke ( 67 ) are connected in series in the same direction and the windings with the smaller number of turns ( W _D ) for a sinusoidal voltage of U _WD = 0.033 U _N with the Mains frequency f are designed, where U _{N is} the voltage of the three-phase network and U _{WD is} the voltage on the winding with the smaller number of turns.

20. Power feed circuit according to claim 18 and / or 19, characterized in that the number of turns ratio ( W _D / W _C ) between the smaller number of turns ( W _D ) and the larger number of turns ( W _C ) of the current divider choke ( 67 ) has the value 0.5321 having.

21. Power supply circuit according to one of claims 18 to 20, characterized in that each of the winding groups of the current divider choke ( 67 ) has a line-side connection terminal for connection to the three-phase network ( 1 ) and two load-side connection terminals for connection to an AC connection of the converter designed as a rectifier in a three-phase bridge circuit ( 4 ) or a line-side terminal of the line-side inductor ( 3 a ), with all windings belonging to a winding group, which are arranged on a core or leg.

22. Power feed circuit according to one of claims 18 to 21, characterized in that the three-phase current divider choke ( 67 ) consists of three single-phase cores with associated winding groups.

23. Power feed circuit according to one of claims 18 to 21, characterized in that the three-phase current divider choke ( 67 ) consists of a three-phase core with associated winding groups.

24. Power feed circuit according to claim 23, characterized in that the three-phase core has four legs is executed.

25. Power supply circuit according to claim 23, characterized in that the three-phase core has five legs is executed.

26. Power supply circuit according to one of claims 18 to 25, characterized in that between the three-phase network ( 1 ) and current divider choke ( 67 ) line chokes ( 2 ) are arranged.

27. Power supply circuit according to one of claims 18 to 26, characterized in that between the AC connections of the converter ( 4 ) and the load-side terminals of the current divider choke ( 67 ) or the line-side inductor ( 3 a ) line chokes are arranged.

28. Power feed circuit according to one of claims 18 to 27, characterized in that at least part of the rectifier valves ( D 1 to D 18 ) of the converter ( 4 ) is designed to be controllable.

29. Power supply circuit according to one of claims 18 to 28, characterized in that the number of turns ratio ( W _B / W _A ) between the smallest number of turns ( W _B ) and the average number of turns ( W _A ) of the line-side inductor ( 3 a ) for 18- Pulse mode has the value 0.5321, and that the windings with the smallest number of turns ( W _B ) are designed for a sinusoidal voltage of U _WB = 0.064 U _N with the mains frequency f , where U _{N is} the voltage of the three-phase network and U _{WB is} the voltage are on the winding with the smallest number of turns.