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Dokumentenidentifikation DE60217111T2 16.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001402612
Titel UNTERBRECHUNGSFREIE STROMVERSORGUNG
Anmelder American Power Conversion Denmark APS, Kolding, DK
Erfinder NIELSEN, Roar, Henning, DK-5464 Brenderup, DK;
LYNGE, Rene, DK-6700 Esbjerg, DK
Vertreter LEINWEBER & ZIMMERMANN, 80331 München
DE-Aktenzeichen 60217111
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.01.2002
EP-Aktenzeichen 027153824
WO-Anmeldetag 22.01.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/DK02/00041
WO-Veröffentlichungsnummer 2002060032
WO-Veröffentlichungsdatum 01.08.2002
EP-Offenlegungsdatum 31.03.2004
EP date of grant 27.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.08.2007
IPC-Hauptklasse H02J 9/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Stromrichter zum Bereitstellen einer Gleichstrom (DC) Ausgabe (Ausgang) von einer Wechselstrom (AC) Zuführung (Versorgung) und einer DC Versorgung, wobei die AC Versorgung eine Einzelphasen AC Spannung mit positiven und negativen Halbperioden liefert, der Stromrichter eine Spule aufweist, die in Verbindung mit der DC Ausgabe steht, und der Stromrichter eine Steuer- und Synchronisationseinrichtung für die Steuerung einer Kontakteinrichtung zur Leistungsbereitstellung aus der AC Zuführung und der DC Zuführung zu dem Stromrichter enthält.

Die Patentanmeldung Nr. WO 0033451 offenbart eine Stromrichtereinheit zum Stromrichten von zwei oder mehreren DC Spannungsniveaus von dem Eingang der Stromrichtereinheit zu einer DC Spannung an dem Ausgang der Stromrichtereinheit, wobei die Stromrichtereinheit steuerbare Schaltereinheiten aufweist, die in der Lage sind, die einzelnen DC Eingangsspannungsniveaus zu verbinden und zu unterbrechen, um ein Oszillationssignal zu bilden, und wobei die Stromrichtereinheit eine Filtereinrichtung zum Tiefpaßfiltern des Oszillationssignals zur Bildung der DC Spannung an der Ausgabe der Stromrichtereinheit aufweist.

Die Stromrichtereinheit weist jedoch den Nachteil auf, daß sie nicht an eine AC Versorgungsquelle anschließbar ist. Zusätzlich ist die Stromrichtereinheit nicht in der Lage, eine graduale Schaltung von einer Zuführquelle ohne Zuführverlust durchzuführen, siehe auch die unten angegebene Beschreibung eines Verfahrens. Noch ist die Stromrichtereinheit in der Lage, ein angepaßtes Schalten im Fall von Überlastsituationen durchzuführen.

Das US Patent Nr. 5,751,564 offenbart ein Schaltungs-Leistungszuführsystem, das in der Lage ist, zwei oder mehrere verschiedene Leistungsquellen mit unterschiedlichen Spannungsniveaus zu verbinden und das in der Lage ist, Zuführleistung ohne Leistungsfehler bereitzustellen, selbst für den Fall, daß die primäre Leistungsquelle auf geringem Niveau oder vollständig abwesend ist. Die Ausgangsspannung ist konstanter als in dem Fall einer herkömmlichen Schaltungs-Leistungszuführung, und der interne Verlust ist ebenfalls geringer. Als Ergebnis dessen ist die back-up Zuführzeit mehr in die Länge gezogen als diejenige eines herkömmlichen UPS Systems. Schließlich, wenn es zum Gebrauch in z. B. einem Notebookcomputer genommen wird, gibt es keinen Bedarf der Verwendung eines AC zu DC Adapters, wenn eine Verbindung mit einer AC Leistungsversorgung hergestellt wird, da es möglich ist, die Schaltungs-Leistungsversorgung direkt mit der AC Leistungsversorgung zu verbinden.

Der Schaltkreis ist jedoch nicht in der Lage, ein nicht unterbrochenes Schalten zwischen einer AC Versorgungsquelle und einer DC Versorgungsquelle durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromrichter bereitzustellen, der eine Zuführung von einer oder mehrerer Versorgungsquellen erhalten kann, die eine AC Quelle mit einer oder mehreren Phasen in Verbindung mit einer oder mehreren DC Quellen sein können, wobei ein Schalten von einer ersten Versorgungsquelle zu einer zweiten Versorgungsquelle gradual ohne Zuführ-Fehlverhalten vollbracht wird; und wobei – in Überlastsituationen – es möglich ist, auf eine oder mehrere Versorgungsquellen zurückzugreifen.

Dies kann erreicht werden, indem die Steuer- und Synchronisationseinrichtung die Kontakteinrichtung basierend auf Phaseninformation von der AC Zuführspannung derart steuert, daß die Spule alternativ mit der AC Versorgung (Zuführung) oder der DC Versorgung verbunden ist, um dadurch Strompulse der gleichen Polarität zu der Spule entweder von der DC Versorgung während einer ersten Halbperiode der AC Zuführspannung oder von der AC Versorgung während einer zweiten Halbperiode der AC Zuführspannung zu überführen, wobei die Strompulse von der DC Versorgung in Abhängigkeit der Strompulse von der AC Versorgung reguliert werden, und wobei der Stromrichter eine Einrichtung zur Spannungsregulierung der DC Ausgabe enthält.

Hierdurch wird ein flexibler Stromrichter erreicht, der eine Zuführung von einer AC Versorgungsquelle und einer oder mehrerer DC Versorgungsquellen erhält; und bei dem ein Schalten von einer ersten Versorgungsquelle zu einer zweiten Versorgungsquelle ohne Zuführverlust vollbracht werden kann; und bei dem – in Überlastsituationen – auf zwei oder mehrere Versorgungsquellen zurückgegriffen werden kann. In einer typischen Überlastsituation mit einer AC Quelle in der Form eines Stromnetzwerks von einem Dieselgenerator und einer DC Quelle in der Form einer Batterie ist der Vorteil dieses Stromrichters, daß der Strom von der AC Quelle auf einem konstant höchsten Wert aufrechterhalten werden kann, indem zusätzliche Energie von der DC Quelle geliefert wird.

Hierdurch wird es möglich, kleinere Kabel und Sicherungen in der AC Quelle zu verwenden, ohne daß derartige Sicherungen nach Überlast durchbrennen.

Der Ausdruck „Zuführ(Versorgungs)Quelle" wird hierin verwendet, um entweder eine AC Quelle mit einer oder mehreren Phasen, die mit einem gemeinsamen Bezugspunkt verbunden sind, oder eine DC Quelle oder zwei DC Quellen, die in Serie über einen gemeinsamen Bezugspunkt verbunden sind, zu bezeichnen, wodurch eine positive und eine negative Zuführspannung erhalten wird.

Der Stromrichter ist dadurch charakterisiert, daß die AC Versorgung diese Einzelphasen AC Spannung in einer Einzelphasen AC Quelle liefert.

Hierdurch wird ein Stromrichter für Einzelphasensysteme erhalten, der im Fall von abruptem Schalten zwischen der Einzelphasen AC Zuführquelle und einer, optional mehreren DC Quellen gegen Zuführ-Fehlverhalten schützt.

Der Stromrichter ist dadurch charakterisiert, daß die AC Versorgung, die die Einzelphasen AC Spannung liefert, eine mehrphasige AC Quelle ist, die eine Anzahl von Einzelphasen AC Spannungen liefert.

Hierdurch wird ein Stromrichter für Mehrphasensysteme erhalten, der im Fall eines abruptem Schaltens zwischen der Mehrphasen AC Versorgungsquelle und einer, optional mehreren DC Quellen gegen Zuführ-Fehlverhalten schützt.

Der Stromrichter ist dadurch charakterisiert, daß auf Grundlage eines Signals von einem den Strom durch eine Spule messenden Stromerfasser ein Steuerkreis eine Einrichtung zum jeweiligen Verbinden bzw. Unterbrechen des einen Terminals der Spule mit einer DC Versorgungsquelle, und einer Einrichtung zum jeweiligen Verbinden bzw. Unterbrechen des anderen Terminals der Spule mit/von einem gemeinsamen Bezugspunkt aufweist. Der Strom durch die Spule fließt während Zeiträumen zu der DC Ausgabe des Stromrichters, bei denen der andere Terminal der Spule nicht mit dem gemeinsamen Bezugspunkt verbunden ist. Der Stromrichter ist mit einer Einrichtung zum jeweiligen Verbinden bzw. Trennen der AC Zuführung mit/von dem einen Terminal der Spule ausgestattet, d. h., dem Terminal der Spule, die ebenfalls mit der DC Quelle verbunden sein kann.

Hierdurch wird ein Stromrichter erhalten, der die kleinstmögliche Anzahl von Komponenten hat und der simultan in der Lage ist, ein graduales Schalten zwischen Zuführquellen durchzuführen; wobei die eine Zuführquelle eine AC Versorgungsquelle ist; und die zweite Zuführquelle eine DC Versorgungsquelle ist. Der Stromrichter schützt gegen Zuführ-Fehlverhalten während abruptem Schalten zwischen den Zuführquellen.

Der Stromrichter ist dadurch charakterisiert, daß die Einrichtung zum jeweiligen Verbinden und Unterbrechen des einen Terminals der Spule mit/von einer DC Versorgungsquelle ein steuerbarer Schalter ist. Der steuerbare Schalter kann reguliert werden, um für wenigstens einen Teil von jeder zweiten Halbperiode verbunden zu sein.

Hierdurch wird es möglich, den Zeitraum zu regeln, während dem die Zuführung von der DC Versorgungsquelle erhalten wird. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, daß es eine Parallelkopplung einer Anzahl von Stromrichtern zu der gleichen Batterie ermöglicht. Jedem Stromrichter ist dann ein Zeitraum zugeordnet, der von denen der anderen Stromrichter verschieden ist, während denen die Stromrichter Energie ausschließlich von der DC Versorgungsquelle erhalten. Die Option, die Stromrichter zu der gleichen DC Versorgungsquelle parallel zu koppeln, bedeutet ebenfalls, daß die Zuführung unter Verwendung von so wenig DC Quellen wie möglich erhalten werden kann.

Der Stromrichter ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum jeweiligen Verbinden und Unterbrechen des zweiten Terminals der Spule zu/von einem gemeinsamen Bezugspunkt ein steuerbarer Schalter ist. Der steuerbare Schalter kann geregelt werden, für wenigstens einen Teil jeder zweiten Halbperiode verbunden zu sein, und der steuerbare Schalter ist typischerweise in Austastserien (burst series) verbunden.

Hierdurch wird es möglich, den Strom durch die Spule zu regeln. Auf der anderen Seite wird es möglich gemacht, ein graduales Schalten in dem Energieverbrauch von der DC Quelle durchzuführen, und auf der anderen Seite wird es möglich gemacht, die nominale Ausgangsspannung an dem Stromrichter innerhalb eines Feldes einzustellen. Die Option der Einstellung der nominalen Ausgangsspannung an dem Stromrichter innerhalb eines Gebiets bedeutet, daß das gleiche Stromrichterdesign verwendet werden kann, wo ein Erfordernis für unterschiedliche Ausgangsspannungen besteht. Hierdurch kann die Anzahl von unterschiedlichen Stromrichtern verringert werden.

Der Stromrichter ist dadurch charakterisiert, daß Halbleiter als steuerbare Schalter verwendet werden, welche wenigstens einen der Typen Feldleistungstransistor, bipolarer Transistor, isolierter Gate bipolarer Transistor (IGBT), Gate Ausschalt-Tyristor (GTO) und injektionsverstärkter Gatetransistor (IEGT) aufweisen.

Hierdurch wird es möglich, Halbleitertechnologie auszuwählen, während Erfordernisse hinsichtlich zur Versorgung, Konstruktion und Raumbedarf berücksichtigt werden.

Der Stromrichter ist dadurch charakterisiert, daß – in einer Überlastsituation – der Strom von der AC Versorgungsquelle auf einen konstanten höchsten Wert eingeschränkt ist, indem zusätzlich Energie von der DC Versorgungsquelle zugeführt wird.

Hierdurch wird eine gelinde Last der AC Zuführquelle erhalten, wobei der Stromrichter die AC Zuführquelle keiner Überlast aussetzt.

Die Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben, von denen

1 einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung zeigt; und

2 Kurven eines Rampeneinlaufs für einen einzelphasenkombinierte AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung zeigt; und

3 einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver Ausgangsspannung zeigt; und

4 Kurven eines Rampeneinlaufs für einen einzelphasenkombinierte AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung zeigt; und

5 Kurven eines Überlastverlaufs für einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung zeigt; und

6 Kurven eines Überlastverlaufs für einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung zeigt.

7 einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung zeigt, der aus drei Stromrichtern mit geteilter DC Versorgung aufgebaut ist; und

8 einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver Ausgangsspannung zeigt, der aus drei Stromrichtern mit geteilter DC Versorgung aufgebaut ist.

1 zeigt einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung; der positive Terminal einer Batterie 101 ist mit der Anode an einem Thyristor 106 verbunden. Der negative Terminal an der Batterie 101 ist mit einem gemeinsamen Bezugspunkt 104 verbunden. Die Kathode an dem Thyristor 106 ist mit der Kathode an einer Diode 119 verbunden. Das Gate an dem Thyristor 106 ist mit einem Ausgang an einem Kontrollkreis 108 verbunden. Die Kathode an dem Thyristor 106 ist mit einer Spule 112 verbunden. Ein Stromsensor 114 umfaßt die Verbindung zwischen dem Thyristor 106 und der Spule 112. Der Stromsensor 114 ist mit einem Eingang an dem Kontrollkreis 108 verbunden. Die Spule 112 ist weiter mit einem Kollektor an einem Transistor 110 verbunden. Der Kollektor an dem Transistor 110 ist mit der Anode an einer Diode 121 verbunden. Der Emitter an dem Transistor 110 ist mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 104 verbunden. Ein Ausgang an dem Kontrollkreis 108 ist mit der Basis des Transistors 110 verbunden. Die Kathode an der Diode 121 ist mit einem Kondensator 123 und mit einem DC Ausgang 125 verbunden. Der Kondensator 123 ist weiter mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 104 verbunden. Der DC Ausgang 125 ist mit dem Kontrollkreis 108 verbunden. Der negative Terminal an einer Batterie 102 ist mit der Kathode an einem Thyristor 107 verbunden. Der positive Terminal an der Batterie 102 ist mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 104 verbunden. Die Anode an dem Thyristor 107 ist mit der Anode an einer Diode 120 verbunden. Das Gate an dem Thyristor 107 ist mit einem Ausgang an einem Kontrollkreis 109 verbunden. Die Anode an dem Thyristor 107 ist mit einer Spule 113 verbunden. Ein Stromsensor 115 umschließt die Verbindung zwischen dem Thyristor 107 und der Spule 113. Der Stromsensor 115 ist mit einem Eingang an dem Kontrollkreis 109 verbunden. Die Spule 113 ist weiter mit dem Emitter an einem Transistor 111 verbunden. Der Emitter an dem Transistor 111 ist mit der Kathode an einer Diode 122 verbunden. Der Kollektor an dem Transistor 111 ist mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 104 verbunden. Ein Ausgang an dem Kontrollkreis 109 ist mit der Basis des Transistors 111 verbunden. Die Anode an der Diode 122 ist mit einem Kondensator 124 und mit einem DC Ausgang 126 verbunden. Der Kondensator ist weiter mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 104 verbunden. Der DC Ausgang 126 ist mit dem Kontrollkreis 109 verbunden. Die Anode an der Diode 119 ist mit einem Knoten 118 verbunden. Die Kathode an der Diode 120 ist mit dem Knoten 118 verbunden. Der Knoten 118 ist mit einem Schalte 127 verbunden. Der Schalter 127 ist weiter mit einer Einzelphasen AC Quelle 103 und dem Eingang eines Synchronisierungskreises 105 verbunden. Die Einzelphasen AC Quelle ist weiter mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 104 verbunden. Der eine Ausgang des Synchronisationskreises 105 ist mit einem Eingang an dem Kontrollkreis 108 verbunden, der andere Ausgang des Synchronisationskreises 105 ist mit einem Eingang an dem Kontrollkreis 109 verbunden, und der dritte Ausgang des Synchronisationskreises 105 ist mit einem Steuereingang an dem Schalter 127 verbunden.

Es ist die Aufgabe des Synchronisierungskreises 105 zu registrieren, wenn die AC Quelle 103 mit einer gültigen Spannung hinsichtlich der Verbindung der AC Quelle 103 zu dem Stromrichter 100 über den Schalter 127 vorliegt. Daneben dient der Synchronisationskreis 105 dem Zweck der Synchronisierung der AC Versorgung durch Erzeugung von synchronen Steuersignalen zu den Steuerkreisen 108, 109 mit einer bekannten Phase relativ zu der AC Versorgung. In der positiven Halbperiode der Einzelphasen AC Quelle 103 fließt der Strom von der Einzelphasen AC Quelle 103 durch den Kontakt 127, weiter durch die Diode 119 und weiter durch die Spule 112. Wenn der Transistor 110 unterbrochen ist, fließt der Strom von der Spule 112 weiter durch die Diode 121 zu dem DC Ausgang 125, und wenn der Transistor 110 im Verbindungszustand ist, fließt der Strom von der Spule 112 zu dem gemeinsamen Bezugspunkt 104. Der Thyristor 106 ist für diesen Zeitraum nicht angeschlossen. In der negativen Halbperiode der Einzelphasen AC Quelle 103 schaltet der Steuerkreis 108 den Thyristor 106, wodurch der Strom von der Batterie 102 durch den Thyristor 106 fließt und weiter durch die Spule 112. Wenn der Transistor 110 unterbrochen ist, fließt der Strom von der Spule 112 zu dem DC Ausgang 125, und wenn der Transistor 110 im Verbindungszustand ist, fließt der Strom von der Spule 112 zu dem gemeinsamen Bezugspunkt 104. Der Steuerkreis 108 steuert den Transistor 110 mit Pulsen von verändertem Arbeitszyklus, und bei einer Frequenz, die üblicherweise erheblich höher als die Frequenz der Einzelphasen AC Quelle 103 ist. Der Hilfskreis bestehend aus der Spule 112, dem Transistor 110 und der Diode 121 bildet einen BoostStromrichter. Während Zeiträumen, bei denen der Transistor 110 im Verbindungszustand ist, steigt der Strom in der Spule 112. Während Zeiträumen, in denen der Transistor unterbrochen ist, fließt der Strom weiter durch die Diode 121 zu dem DC Ausgang 125 und wird simultanerweise beginnen abzunehmen, mit der Spannung oberhalb der Spule 112 nunmehr mit entgegengesetzter Polarität. Die Regulierung des Arbeitszyklus für den Transistor 110 ermöglicht eine Regulierung des Stroms in der Spule 112 und so auch der Spannung an dem DC Ausgang 125. Der gültige Arbeitszyklus für den Transistor 110 wird von dem Steuerkreis 108 auf Grundlage der Ausgangsspannung bestimmt, die über eine Rückkopplung von dem DC Ausgang 125 gemessen wird. Der Kondensator 123 glättet die Spannung an dem DC Ausgang 125 auf eine DC Spannung. In der negativen Halbperiode der Einzelphasen AC Quelle 103 fließt der Strom zu der Einzelphasen AC Quelle 103 von dem Schalter 127, weiter von der Diode 120 und weiter von der Spule 113. Wenn der Transistor 111 unterbrochen ist, fließt der Strom zu der Spule 113 weiter von der Diode 122 von dem DC Ausgang 126, und in dem Fall, bei dem der Transistor 111 in dem Verbindungszustand ist, fließt der Strom zu der Spule 113 von dem gemeinsamen Bezugspunkt 104. Der Thyristor 107 ist während dieses Zeitraums nicht verbunden. In der positiven Halbperiode der Einzelphasen AC Quelle 103 schaltet der Steuerkreis 109 den Thyristor 107, wodurch der Strom zu der Batterie 102 dazu gebracht wird, von dem Thyristor 107 und von der Spule 113 zu fließen. Wenn der Transistor 111 unterbrochen ist, fließt der Strom zu der Spule 113, von der Diode 122, von dem DC Ausgang, und wenn der Transistor 111 im Verbindungszustand ist, fließt der Strom zu der Spule 113 von dem gemeinsamen Bezugspunkt 104. Der Steuerkreis 109 steuert den Transistor 111 mit Pulsen variierenden Arbeitszyklus und bei einer Frequenz, die üblicherweise erheblich höher als die Frequenz der Einzelphasen AC Quelle 103 ist. Der Hilfskreis bestehend aus der Spule 113, dem Transistor 111 und der Diode 122 bildet einen BoostStromrichter. Während Zeiträumen, wenn der Transistor 111 verbunden ist, steigt der Strom in der Spule 113. In Zeiträumen, wenn der Transistor 111 unterbrochen ist, fließt der Strom von der Diode 122 von dem DC Ausgang 126 und wird in simultaner Weise beginnen abzunehmen, mit der Spannung oberhalb der Spule 113 nunmehr mit entgegengesetzter Polarität. Die Regulierung des Arbeitszyklus für den Transistor 111 ermöglicht eine Regulierung des Stroms in der Spule 113 und so ebenfalls der Spannung an dem DC Ausgang 126. Der gültige Arbeitszyklus für den Transistor 111 wird durch den Steuerkreis 109 auf Basis der Ausgangsspannung bestimmt, die über eine Rückkopplung von dem DC Ausgang 126 gemessen wird. Der Kondensator 124 glättet die Spannung an dem DC Ausgang 126 auf eine DC Spannung. Die Regulierung besteht aus zwei unabhängigen Reguliersystemen, einem für die positive Ausgangsspannung in dem Steuerkreis 108 und eine weitere für die negative Ausgangsspannung in dem Steuerkreis 109. Jede dieser Reguliersysteme hat das Ziel, eine konstante Ausgangsspannung aufrecht zu erhalten und in simultaner Weise einen Strom mit einer vorbestimmten gut definierten Kurvenform zu absorbieren, unabhängig davon ob der Strom von der AC Quelle oder der DC Quelle kommt. Dies wird in der Praxis erreicht, indem für jeden der zwei Steuerkreise 108 und 109 zwei Regulierschleifen verwendet werden, eine, die die Kurvenform des Stroms beibehält, und eine weitere, deren Aufgabe es ist, die Ausgangsspannung konstant zu halten. Die Regulierschleife, die die Stromkurvenform bestimmt, wird üblicherweise die schnellere der zwei Regulatorschleifen sein. Sie emittiert an dem Ausgang ein Pulsbreiten-moduliertes Signal zu einem der zwei Transistoren 110 oder 111. Jedesmal, wenn der Transistor 110, 111 eingeschaltet wird, wird der Strom in der Spule 112, 113 ansteigen. Jedesmal, wenn er ausgeschaltet wird, wird der Strom abnehmen, mit der Spannung oberhalb der Spule 112, 113 in diesem Fall mit entgegengesetzter Polarität. In der Praxis kann diese Stromsteuerung im Einklang mit verschiedenen Prinzipien durchgeführt werden, die entweder eine konstante oder variable Frequenz halten, oder im Einklang mit dem gegenwärtigen oder Durchschnittsstromwert, über mehrere Pulse gemittelt. Diese verschiedenen Prinzipien werden als bekannte Technik angesehen und sind alle in der Lage, den Strom in der Spule 112, 113 eines Stromrichters 100 zu steuern, um in optimale Weise der Amplitude und der Kurvenform eines zugeführten Signals zu folgen. Dies wird erreicht, indem der gemessene Wert des Stroms mit einem Signal verglichen wird, das der erwünschten Spannung entspricht und indem fortlaufend das Puls/Pausenverhältnis angepaßt wird. Der Strom in der Spule 112, 113 wird zu jeder Zeit entweder ansteigen oder abfallen, aber ist fortlaufend mit dem Puls/Pausenverhältnis reguliert, so daß er – gemittelt über einige Pulse – der erwünschten Kurvenform entspricht. Der Ausdruck „Pulse" wie in diesem Zusammenhang verwendet ist dazu gedacht, Steuerpulse für den Transistor 110, 111 zuzuweisen, die normalerweise eine verglichen mit der Stromnetzwerkfrequenz erhöhte Frequenz sein werden. Diese Regulierschleife erhält ein Signal mit einer Kurvenform und Amplitude die dem gewünschten Strom entspricht, die der relevante Stromrichter 100 zu einer gegebenen Zeit abgeben soll. Diese Kurvenform wird im folgenden als die Stromreferenz bezeichnet. Die Kurvenform dieser der Stromdifferenz hängt von dem Betriebsmodus des Stromrichters 100 ab. Wenn es erwünscht ist, nur den Strom von der AC Quelle 103 aufzuzeichnen, wir die Kurvenform jeweils positive und negative Halbperioden eines sinusoidalen Signals sein, so daß die Gesamtmenge des von dem Netz gezogenen Stroms sinusoidal wird. Dies ist die Kurvenform, die als Kurve 231 in 2 während der Zeit 236 zu sehen ist. Wenn es erwünscht ist, den Strom nur von der Batterie 101, 102 zu ziehen, wird der Bezug zu beiden Hälften des Stromrichters 100 ausschließlich DC Signale sein, da es – in diesem Fall – erwünscht ist, einen konstanten DC Strom von der Batterie 101, 102 zu ziehen. Wenn es erwünscht ist, Strom von beiden Quellen zu ziehen, wird die Stromreferenz ein Erscheinungsbild haben, das der Kurve 231 in 2 während der Zeit 235 entspricht. Diese Kurvenform besteht teilweise aus sinusoidalen Halbwellen und teilweise aus rechteckigen oder trapezoidalen Pulsen. Die beschriebene Stromreferenz kann entweder als eine Spannungs- oder Stromkurvenform eines elektronischen Kreises erzeugt werden, oder es kann eine digital berechnete Kurvenform sein, erzeugt durch beispielsweise einen Mikroprozessor oder einen digitalen Signalprozessor (DSP). Um zu wissen, in welcher der beschriebenen Betriebsarten der Lauf durchgeführt wird, ist ein Erfassungskreis 105 vorgesehen, der entscheidet, ob die AC Quelle 103 vorhanden ist und eine akzeptable Spannungsqualität hat. Wenn dies erfüllt ist, wird AC Betrieb ausgewählt. Wenn die AC Quelle 103 nicht erscheint oder in irgendeiner anderen Weise erfaßt wird, daß sie hinsichtlich entweder Spannung oder Frequenz nicht akzeptabel ist, wird die Schaltung zum Batteriebetrieb durchgeführt. Wenn die AC Spannung wiederum vorhanden und akzeptierbar ist, wird ein Rampen-Einlauf gemacht, Linie in 2. Der Erfassungskreis 105 kann für beide Stromrichter gemeinsam benutzt werden. Um die erwünschten Kurvenformen zu erzeugen, ist ebenfalls eine Synchronisationseinheit 105 verwendet. Sie empfängt ebenfalls das AC Signal und synchronisiert zu diesem AC Signal. Sie ist dadurch in der Lage, Phaseninformation zu den zwei Steuer/Reguliereinheiten 108 und 109 zu emittieren, die Auskunft darüber geben, zu welcher Zeit man bezüglich dem Nulldurchgang bei dem AC Signal liegt, z. B. als eine Gradangabe zwischen Null und 360 Grad. Eine derartige Phaseninformation wird nachfolgend verwendet, um den Zeitverlauf der beschriebenen Kurvenformen zu bestimmen. Zusätzlich zu diesen Signalen, die die Betriebsart und Synchronisation betreffen, muß es ebenfalls möglich sein, die Amplitude auf die beschriebenen Stromreferenzen fortlaufend anzupassen. In dem die Amplitude an den Signalen geändert wird, wird die Menge der von der AC Quelle 103 oder den DC Quellen 101, 102 zu ziehende Strommenge geändert, und so wird dem Stromrichter 100 eine viel höhere Energie zugeführt. Diese Energiezuführung muß fortlaufend angepaßt werden, um genau den Energiebedarf abzudecken, der von den Ausgängen/dem Ausgang des Stromrichters 100 gezogen wird, zusätzlich zu dem, was dem Verlust zugeschrieben wird. Für den Fall, daß eine höhere Leistung bereitgestellt wird, als gebraucht wird, würde das bedeuten, daß die Spannung an den Kondensatoren 123 oder 124 fortfahren, anzusteigen, und die Spannungen werden entsprechend abfallen, wenn zu wenig Leistung zugeführt wird. Um dadurch die richtige Ausgangsspannung beizubehalten, ist daher in jedem der Steuer/Regulierkreise 108 und 109 eine Regulierschleife vorgesehen, die die Spannungen bei 125 und 126 mißt und diese mit geeigneten Referenzwerten vergleicht. Für den Fall, daß die Ausgangsspannung von der erwünschten abweicht, werden die Amplituden an den beschriebenen Stromreferenzsignalen nach oben oder nach unten geregelt. Nur ein spezieller Maximumwert für den von der AC Quelle 103 gezogenen Strom wird zu allen Zeiten erlaubt. Während eines Rampeneinverlaufs erhöht sich dieser Maximumwert linear von Null auf einen vorbestimmten Maximumwert innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, z. B. 10 Sekunden. Wenn es erwünscht ist, mehr Strom oder Leistung zuzuführen, als von diesem Maximumwert erlaubt ist, werden einerseits halbwellenförmige sinusoidale Signale mit dem maximal erlaubten Wert gebildet, wogegen der verbleibende Leistungsbedarf durch Strompulse von der Batterie gedeckt wird. Die Verteilung zwischen den zwei Pulsen wird fortlaufend berechnet, so daß diese vereint den Bedarf nach zugeführter Leistung decken. Entsprechend wird diese Einschränkung der AC Strompulse verwendet, um den Strom aus einem Stromnetzwerk oder Dieselgenerator während Überlastung abzugrenzen. Ebenfalls in diesem Fall wird berechnet, wieviel Versorgung von der Batterie benötigt wird, um die sich ergebende Gesamtleistungsmenge zu liefern.

2 zeigt Kurven eines Rampen-Einverlaufs für einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung. Eine erste Kurve 231 zeigt den Strom durch die Spule 112. Eine zweite Kurve 232 zeigt den Strom durch die Spule 113. Eine dritte Kurve 233 zeigt den gesamten Strom der Einzelphasen AC Quelle 103. Für die erste Kurve 231, und die zweite Kurve 232 und die dritte Kurve 233 gilt, daß ein erster Zeitraum 234 die Zuführung ausschließlich von den Batterien 101, 102 zeigt, und ein zweiter Zeitraum 235 einen Rampen-Einlauf mit Zuführung von den Batterien 101, 102 und der Einzelphasen AC Quelle 103 zeigt, wo der Strom von den Batterien 101, 102 im Schritt mit dem Strom des Einzelphasen AC Stroms 103 erhöht wird, und weiter ein dritter Zeitraum 236 die Zuführung ausschließlich von der Einzelphasen AC Quelle 103 zeigt.

Während dem Zeitraum 234 versorgen die Batterien 101, 102 allein den kombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100. Während des Zeitraums 235 findet ein Rampen-Einlauf statt, wo die Versorgung von den Batterien 101, 102 wie auch von der Einzelphasen AC Quelle 103 vollbracht wird. Die Stärke des Pulsstroms von den Batterien 101, 102 wird im Schritt mit der Erhöhung des Strompulses von der Einzelphasen AC Quelle 103 verringert. Während des Zeitraums 236 beliefert ausschließlich die Einzelphasen AC Quelle 103 den kombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100.

3 zeigt einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 300 mit positiver Ausgangsspannung. Der positive Terminal an einer Batterie 301 ist mit der Anode an einem Thyristor 306 verbunden. Der negative Terminal an der Batterie 301 ist mit einem gemeinsamen Bezugspunkt 304 verbunden. Die Kathode an dem Thyristor 306 ist mit der Kathode an einer Diode 319 verbunden. Das Gate an dem Thyristor 306 ist mit einem Ausgang an einem Steuerkreis 308 verbunden. Die Kathode an dem Thyristor 306 ist mit einer Spule 312 verbunden. Ein Stromsensor 314 umgreift die Verbindung zwischen dem Thyristor 306 und der Spule 312. Der Stromsensor 314 ist mit einem Eingang an dem Steuerkreis 308 verbunden. Die Spule 312 ist weiter mit einem Kollektor an einem Transistor 310 verbunden. Der Kollektor an dem Transistor 310 ist mit der Anode an einer Diode 321 verbunden. Der Emitter an dem Transistor 310 ist mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 304 verbunden. Ein Ausgang an dem Steuerkreis 308 ist mit der Basis des Transistors 310 verbunden. Die Kathode an der Diode 321 ist mit einem Kondensator 323 und mit einem DC Ausgang 325 verbunden. Der Kondensator 323 ist weiter mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 304 verbunden. Der DC Ausgang 325 ist mit dem Steuerkreis 308 verbunden. Die Anode an der Diode 319 ist weiter mit Schalter 327 verbunden. Der Schalter 327 ist weiter mit einer Einzelphasen AC Quelle 303 und dem Eingang eines Synchronisationskreises 305 verbunden. Die Einzelphasen AC Quelle 303 ist weiter mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 304 verbunden. Der eine Ausgang des Synchronisationskreises 305 ist mit einem Eingang an dem Steuerkreis 308 verbunden, und der zweite Ausgang an dem Synchronisationskreis 305 mit einem Steuereingang an dem Schalter 327 verbunden.

Die Anzeige der Funktionalität für einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 300 mit positiver Ausgangsspannung folgt gemäß 3 der Anzeige der Funktionalität für die positive Hälfte eines einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichters 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung, gemäß 1. Wie der Einzelphasenkombinierte AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung, können die AC-Quelle 303 und der Schalter 327 dagegen zu den Wechselstromeingängen einer Gleichrichterbrücke gekoppelt werden, wo der positive Ausgang der Gleichrichterbrücke mit der Anode an der Diode 319 verbunden ist, und der negative Ausgang der Gleichrichterbrücke mit dem Bezugspunkt 304 verbunden ist. Hierdurch wird es möglich, eine Energieversorgung von der AC Quelle 303 in beiden Halbperioden zu dem Stromrichter 300 zu erhalten. Hierdurch kann der Energieverbrauch von der Batterie 301 verringert werden.

4 zeigt Kurven eines Rampen-Einverlaufs für einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 700, 740, 780 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung. Eine erste Kurve 431 zeigt den Strom durch die Spule in der positiven Hälfte des Stromrichters für eine Phase (Phase 1). Eine zweite Kurve 432 zeigt den Strom durch die Spule in der negativen Hälfte des Stromrichters für die gleiche Phase (Phase 1). Eine dritte Kurve 433 zeigt die Gesamtstrommenge der AC Quelle 703 für die gleiche Phase (Phase 1). Eine vierte Kurve 437 zeigt die Gesamtstrommenge von der Batterie 701 zu der positiven Hälfte des Stromrichters für alle drei Phasen (Phase 1, Phase 2 und Phase 3). Eine fünfte Kurve 438 zeigt die Gesamtstrommenge zu der Batterie 702 von der negativen Hälfte des Stromrichters für alle drei Phasen (Phase 1, Phase 2 und Phase 3). Für die erste Kurve 431, und die zweite Kurve 432, und die dritte Kurve 433 und die vierte Kurve 437 wie auch für die fünfte Kurve 438 gilt, daß ein erster Zeitraum 434 eine Versorgung ausschließlich von den Batterien 701, 702 zeigt, und ein zweiter Zeitraum 435 einen Rampen-Einlauf mit Versorgung von den Batterien 701, 702 und der AC Quelle 703 zeigt, wobei der Strom von den Batterien 701, 702 schrittweise mit der Erhöhung des Stroms von der AC Quelle 703 verringert wird, und ebenfalls ein dritter Zeitraum 436 die Versorgung ausschließlich von der AC Quelle 703 zeigt.

Die Anzeige der Funktionalität für den Rampen-Einlauf für einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 700, 740, 780 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung, gemäß 4, folgt der Anzeige der Funktionalität für den Rampen-Einlauf für einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung, gemäß 2. Es ist zu bemerken, daß die Batterien 701, 702 geteilt (und identisch) für die Stromrichter 700, 740, 780 für alle drei Phasen (Phase 1, Phase 2 und Phase 3) sind). Die Batterien 701, 702 liefern zu drei anderweitig unabhängigen Kreisen 700, 740, 780, die jeder zu einem einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung entsprechen, gemäß 1. Dies bedeutet, daß die Batterie 701 zu drei Thyristoren in jeweils deren Kreis 700, 740, 780 verbunden ist, und die Batterie 702 zu drei Thyristoren in jeweils den gleichen drei Kreisen verbunden ist. Die drei Kreise 700, 740, 780 verwenden jeweils ihre Phase, wobei der gemeinsame Bezugspunkt 704 für alle drei Phasen gemein ist.

5 zeigt Kurven eines Überlastungsverlaufs für einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung. Eine erste Kurve 539 zeigt die Stromlast in Prozentangabe relativ zu einer erlaubten oberen Stromschwelle. Eine zweite Kurve 531 zeigt den Strom durch die Spule 112. Eine dritte Kurve 532 zeigt den Strom durch die Spule 113. Eine vierte Kurve 533 zeigt die Gesamtstrommenge der Einzelphasen AC Quelle 103. Für die erste Kurve 539, und die zweite Kurve 531, und die dritte Kurve 532 und die vierte Kurve 533 gilt, daß ein erster und dritter Zeitraum 536 Normalbetrieb mit Versorgung ausschließlich von der Einzelphasen AC Quelle 103 zeigen, und ein zweiter Zeitraum 540 einen Überlastverlauf mit Zuführung von beiden Batterien 101, 102 und von der Einzelphasen AC Quelle 103 zeigt, wobei die Ströme von den Batterien 101, 102 von einer derartigen Größenordnung sind, daß ein vollständiger Ausgleich für die Überlast erfolgt, wodurch der Strom von der Einzelphasen AC Quelle 103 konstant und innerhalb gewisser erlaubten Schwellen gehalten wird.

Während der zwei Zeiträume 536 findet Normalbetrieb statt, wo die Einzelphasen AC Quelle 103 alleine den kombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 versorgt. Während des Zeitraums 540 findet ein Überlastverlauf statt, wo die Versorgung von beiden Batterien 101, 102 und der Einzelphasen AC Quelle 103 stattfindet. Der Pulsstrom von den Batterien 101, 102 wird auf eine derartige Größe eingestellt, daß ein vollständiger Ausgleich für die Überlast hergestellt wird, wodurch der Strom von der Einzelphasen AC Quelle 103 konstant und innerhalb gewisser erlaubter Schwellen gehalten wird.

6 zeigt Kurven eines Überlastverlaufs für einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 700, 740, 780 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung. Eine erste Kurve 639 zeigt die Stromlast in Prozentangaben aller drei Phasen relativ zu einer erlaubten oberen Stromschwelle. Eine zweite Kurve 631 zeigt den Strom durch die Spule in der positiven Hälfte des Stromrichters für eine Phase (Phase 1). Eine dritte Kurve 632 zeigt den Strom durch die Spule in der negativen Hälfte des Stromrichters für die gleiche Phase (Phase 1). Eine vierte Kurve 633 zeigt die Gesamtstrommenge der AC Quelle 703 für die gleiche Phase (Phase 1). Eine fünfte Kurve 637 zeigt die Gesamtstrommenge von der Batterie 701 zu der positiven Hälfte des Stromrichters zu allen drei Phasen (Phase 1, Phase 2 und Phase 3). Eine sechse Kurve 638 zeigt die gesamte Strommenge zu der Batterie 702 von der negativen Hälfte des Stromrichters von allen drei Phasen (Phase 1, Phase 2 und Phase 3). Für die erste Kurve 639, und die zweite Kurve 631, und die dritte Kurve 632, und die vierte Kurve 633 gilt, daß ein erster und dritter Zeitraum 636 Normalbetrieb mit Versorgung ausschließlich von der AC Quelle 703 zeigen, und ein zweiter Zeitraum 640 einen Überlastverlauf mit Versorgung von beiden Batterien 701, 702 und der AC Quelle 703 zeigt, wobei der Strom von den Batterien 701, 702 von einer derartigen Größe ist, daß der Strom von der AC Quelle 703 konstant und weiter innerhalb gegebenen erlaubten Stromschwellenwerten gehalten wird.

Die Anzeige der Funktionalität für den Überlastverlauf für einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 700, 740, 780 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung, gemäß 6, folgt der Anzeige der Funktionalität für den Überlastverlauf für einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangslast, gemäß 5. Es ist zu bemerken, daß die Batterien 701, 702 für die Stromrichter 700, 740, 780 für alle drei Phasen (Phase 1, Phase 2 und Phase 3) geteilt (und identisch) sind. Die Batterien 701, 702 beliefern die drei anderweitig unabhängigen Kreise 700, 740, 780, die jeweils einem einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung entsprechen, gemäß 1. Dies bedeutet, daß die Batterie 701 mit drei Thyristoren in jeweils deren Kreis 700, 740, 780 verbunden ist und die Batterie 702 mit drei Thyristoren in jeweils den gleichen drei Kreisen verbunden ist. Die drei Kreise 700, 740, 780 verwenden jeweils ihre Phase, wobei der gemeinsame Bezugspunkt 704 für alle drei Phasen gemein ist.

7 zeigt einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung, aufgebaut mittels drei Stromrichtern 700, 740, 780 mit geteilter DC Versorgung 701, 702. Der positive Terminal einer Batterie 701 ist mit der Anode an einem Thyristor in jedem der drei Stromrichter 700, 740, 780 entsprechend zu dem Thyristor 106 in 1 verbunden. Der negative Terminal an der Batterie 701 ist mit einem gemeinsamen Bezugspunkt 704 verbunden. Der negative Terminal an einer Batterie 702 ist mit der Kathode an einem Thyristor in jedem der drei Stromrichter 700, 740, 780 entsprechend zu dem Thyristor 701 in 1 verbunden. Der positive Terminal an der Batterie 702 ist mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 704 verbunden. Ein Schalter in jedem der drei Stromrichter 700, 740, 780, entsprechend dem Schalter 127 in 1, ist mit jeweils deren Phase an einer AC Quelle 703 verbunden. Die AC Quelle 793 ist weiter mit dem gemeinsamen Bezugspunkt 704 verbunden. Die positiven Ausgänge der drei Stromrichter 700, 740, 780 sind alle mit einem Ausgang 725 verbunden. Die negativen Ausgänge der drei Stromrichter 700, 740, 780 sind alle mit einem Ausgang 726 verbunden. Die Referenzen der drei Stromrichter 700, 740, 780 sind alle mit dem Bezugspunkt 704 verbunden.

Die Anzeige der Funktionalität für einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung, aufgebaut von drei Stromrichtern 700, 740, 780 mit geteilter DC Versorgung 701, 702 im Einklang mit 7 folgt der Anzeige der Funktionalität für einen einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung, gemäß 1.

8 zeigt einen dreiphasenkombinierten AC-D zu DC Stromrichter mit positiver Ausgangsspannung, der von drei Stromrichtern 800, 840, 880 mit geteilter DC Zuführung 801 gebildet ist. Das positive Terminal einer Batterie 801 ist mit der Anode an einem Thyristor in jedem der drei Stromrichter 800, 840, 880 verbunden, entsprechend zu dem Thyristor 306 in 3. Das negative Terminal an der Batterie 801 ist mit einem gemeinsamen Bezugspunkt 804 verbunden. Ein Schalter ist in jedem der drei Stromrichter 800, 840, 880 entsprechend dem Schalter 327 in 3 mit jeweils deren Phase an einer AC Quelle 803 verbunden. Die AC Quelle 803 ist weiter mit einem gemeinsamen Bezugspunkt 804 verbunden. Die negativen Ausgänge der drei Stromrichter 800, 840, 880 sind alle mit einem Ausgang 825 verbunden. Die Referenzen der drei Stromrichter 800, 840, 880 sind alle mit dem Bezugspunkt 804 verbunden.

Die Anzeige der Funktionalität für einen dreiphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung, der aus den drei Stromrichtern 800, 840, 880 mit gemeinsamer DC Zuführen 801 gemäß 8 gebildet ist, folgt der Anzeige der Funktionalität für die positive Hälfte eines einzelphasenkombinierten AC-DC zu DC Stromrichter 100 mit positiver wie auch negativer Ausgangsspannung nach 1.

Der Stromrichter (100, 300, 700, 740, 780, 800, 840, 880) kann z. B. dadurch charakterisiert werden, daß – bei einer gegebenen Last, typischerweise Vollast – an wenigstens einem DC Ausgang (125, 126, 325, 725, 726, 825) Schaltungen in angepaßter Weise von einer DC Versorgungsquelle (101, 102, 301, 701, 702, 801) zu einer AC Versorgungsquelle (103, 303, 703, 803) erfolgen, typischerweise einem Dieselgenerator, während die Stabilität der Frequenz und Spannung der AC Versorgungsquelle (103, 303, 703, 803) berücksichtigt werden. Durch eine derartige adaptive Schaltung der Quelle wird ein graduales Schalten von der DC Versorgungsquelle zu der AC Versorgungsquelle auftreten, wobei eine Zuführung von beiden Versorgungsquellen während der Schaltungszeit stattfindet. Das angepaßte Schalten der Quelle umfaßt optional, daß es mehrere, aufeinanderfolgende Zeiträume mit Zuführung von beiden Versorgungsquellen gibt. Schließlich bedeutet das angepaßte Schalten der Quelle, daß es möglich ist, vollständig oder teilweise zurück zu der DC Versorgungsquelle zu schalten. Hierdurch wird eine gelinde Kupplung an die AC Versorgungsquelle erhalten, wobei der Stromrichter die AC Versorgungsquelle nicht einer abrupten und erzwungenen Lastkopplung aussetzt. Hierdurch wird die AC Quelle gegen Überlast mit folgender Fluktuation z. B. Frequenz und Spannung geschützt. Wenn die AC Quelle z. B. ein Dieselgenerator ist, ist es wichtig, abrupte und erzwungene Lastkupplungen zu vermeiden, da diese in den Rotorstrom übersetzen, wodurch der Dieselgenerator hinsichtlich sowohl Frequenz als auch Spannung unstabil wird. In einem schlimmsten anzunehmenden Szenario kann die Instabilität zu Eigenoszillationen mit folgender Zuführfehlleistung führen.

Der Stromrichter (100, 300, 700, 740, 780, 800, 840, 880) kann z. B. dadurch charakterisiert sein, daß nach Zuführung von einer AC Versorgungsquelle (103, 303, 703, 803), typischerweise einem Dieselgenerator, dynamische Laständerungen ausgeglichen werden, wobei der Strom von wenigstens einem DC Ausgang (125, 126, 325, 725, 726, 825) in angepaßter Weise erhöht wird. Der angepaßte Ausgleich der dynamischen Laständerungen geschieht mit nötiger Berücksichtigung hinsichtlich Stabilität von Frequenz und Spannung der AC Versorgungsquelle (103, 303, 703, 803) durch Erhalt von zusätzlicher Energie von einer DC Versorgungsquelle (101, 102, 301, 701, 702, 801). Durch ein derartiges angepaßtes Ausgleichen dynamischer Laständerungen wird eine zusätzliche Zuführung von der DC Versorgungsquelle dahingehend auftreten, daß die Zuführung – für einen Zeitraum – von beiden Versorgungsquellen stattfindet. Optional können mehrere aufeinanderfolgende Zeiträume mit Zuführung von beiden Versorgungsquellen stattfinden. Hierdurch wird eine gelinde Last auf die AC Versorgungsquelle erhalten, wobei der Stromrichter die AC Versorgungsquelle nicht abrupten und erzwungenen Lastkopplungen aussetzt.

Hierdurch wird die AC Quelle gegen Überlastung mit folgenden Fluktuationen von z. B. Frequenz und Spannung geschützt. Wenn die AC Quelle z. B. ein Dieselgenerator ist, ist es wichtig, abrupte und erzwungene Lastkopplungen zu vermeiden, da sich diese auf den Rotorstrom übersetzen. Hierdurch wird der Dieselgenerator instabil hinsichtlich sowohl Frequenz und Spannung, und in einem am schlimmsten anzunehmenden Szenario kann die Instabilität in einer Eigenoszillation mit folgendem Zuführ-Fehlverhalten resultieren.


Anspruch[de]
Stromrichter (100; 300) zur Bereitstellung einer Gleichstrom (DC) Ausgabe (125, 126; 325) aus einer Wechselstrom (AC) Zuführung (103; 303) und einer Gleichstrom (DC) Zuführung (101, 102, 301), wobei die AC Zuführung eine Einzelphasen AC Spannung mit positiven und negativen Halbperioden liefert, und wobei der Stromrichter eine Spule (112; 113; 312) aufweist, die in Verbindung mit der DC Ausgabe steht, und der Stromrichter eine Steuer- und Synchronisationseinrichtung (105, 108, 109, 305, 308) für die Steuerung einer Kontakteinrichtung (106, 107, 127, 306, 327) zur Leistungsbereitstellung aus der AC Zuführung und der DC Zuführung zu dem Stromrichter enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Synchronisationseinrichtung (105, 108, 109, 305, 308) die Kontakteinrichtung (106, 107, 127, 306, 327) basierend auf Phaseninformation von der AC Zuführspannung derart steuert, daß die Spule (112, 113, 312) alternativ mit der AC Zuführung oder der DC Zuführung verbunden ist, um dadurch Strompulse der gleichen Polarität zu der Spule (112, 113, 312) entweder von der DC Zuführung während einer ersten Halbperiode der AC Zuführspannung oder von der AC Zuführung während einer zweiten Halbperiode der AC Zuführspannung zu überführen, wobei die Strompulse von der DC Zuführung in Abhängigkeit der Strompulse von der AC Zuführung reguliert werden, und wobei der Stromrichter eine Einrichtung (110, 111, 121, 310, 321) zur Spannungsregulierung der DC Ausgabe enthält. Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die AC Zuführung, welche die Einzelphasen AC Spannung liefert, eine Einzelphasen AC Quelle ist. Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die AC Zuführung, welche die Einzelphasen AC Spannung liefert, eine Mehrphasen AC Quelle ist, die eine Anzahl von Einzelphasen AC Spannungen liefert. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf Grundlage eines Signals von einem den Strom durch eine Spule (112, 113, 312) messenden Stromerfasser (114, 115, 314) ein Steuerkreis (114, 115, 314) eine Einrichtung zum jeweiligen Verbinden bzw. Unterbrechen des einen Terminals der Spule (112, 113, 312) mit einer DC Zuführung (101, 102, 301, 701, 702, 801), und eine Einrichtung zum jeweiligen Verbinden bzw. Unterbrechen des anderen Terminals der Spule (112, 113, 312) mit einem gemeinsamen Bezugspunkt (104, 304) aufweist; und daß der Strom durch die Spule (112, 113, 312) während Zeiträumen zu der DC Ausgabe (125, 126, 325) des Stromrichters (100, 300) fließt, bei denen der andere Terminal der Spule nicht mit dem gemeinsamen Bezugspunkt (104, 304) verbunden ist; und daß der Stromrichter (100, 300) eine Einrichtung zum jeweiligen Verbinden bzw. Trennen der AC Zuführung mit/von dem einen Terminal der Spule aufweist. Stromrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung ein steuerbarer Schalter ist; und daß der steuerbare Schalter regulierbar ist, um für wenigstens einen Teil von jeder zweiten Halbperiode verbunden zu sein. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Schalter regulierbar ist, um für wenigstens einen Teil von jeder zweiten Halbperiode verbunden zu sein; und daß der steuerbare Schalter typischerweise in Austastserien verbunden ist. Stromrichter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiter als steuerbare Schalter verwendet sind, welche wenigstens einen der Typen Feldleistungstransistor, bipolarer Transistor, isolierter Gate bipolarer Transistor (IGBT), Gate Ausschalt-Thyristor (GTO) und injektionsverstärkter Gatetransistor (IEGT) aufweisen. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom von der AC Zuführung in einer Überlastsituation auf einen konstanten Maximalwert eingeschränkt ist, und daß zusätzliche Energie durch die DC Zuführung geliefert wird.






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