DE1277429B

DE1277429B - Three-phase rectifier bridge circuit for connection to a single-phase alternating current network

Info

Publication number: DE1277429B
Application number: DE1962G0035897
Authority: DE
Inventors: Frank G Logan
Original assignee: General Precision Inc
Current assignee: General Precision Inc
Priority date: 1961-09-12
Filing date: 1962-09-10
Publication date: 1968-09-12
Also published as: GB962710A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

H02mH02m

H02pH02p

Deutsche Kl.: 21 d2 -12/02 German class: 21 d2 - 12/02

Nummer: 1277429Number: 1277429

Aktenzeichen: P 12 77 429.7-32 (G 35897)File number: P 12 77 429.7-32 (G 35897)

Amneldetag: 10. September 1962Registration date: September 10, 1962

Auslegetag: 12. September 1968Opening day: September 12, 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine dreiphasige Gleichrichterbrückenschaltung zum Anschluß an ein Einphasenwechselstromnetz über einen Transformator und über jeweils durch eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Impedanz gebildete Phasenbrücken zur Erzeugung von drei um je 120° el. gegeneinander phasenverschoben Spannungen. Derartige Schaltungen geben am Ausgang eine gleichgerichtete Spannung mit sehr geringer Welligkeit ab und eignen sich daher besonders für den Betrieb sol- ίο eher elektronischen Schaltungen (z. B. eines Transistorverstärkers), die eine hohe Linearität und eine hohe Empfindlichkeit aufweisen und bei denen es deshalb auf eine möglichst glatte Versorgungsspannung ankommt.The invention relates to a three-phase rectifier bridge circuit for connection to a Single-phase alternating current network via a transformer and via a series connection phase bridges formed by a resistor and an impedance to generate three by 120 ° each el. voltages out of phase with each other. Such circuits give a rectified output at the output Voltage with very little ripple and are therefore particularly suitable for the operation of sol- ίο rather electronic circuits (e.g. a transistor amplifier), which have high linearity and high sensitivity and where there is therefore, a supply voltage that is as smooth as possible is important.

Es sind bereits mehrphasige Gleichrichteranordnungen zum Anschluß an ein Einphasenwechselstromnetz mittels einer entsprechenden Anzahl von Einphasentransformatoren bekannt, bei denen die erforderliche Phasenverschiebung durch Einschaltung von Impedanzen an der Primärseite der Transformatoren bewirkt wird. Die Verwendung mehrerer Transformatoren ist jedoch aufwendig und führt dazu, daß die Schaltung in ihrer Ausführung unnötig schwer wird. Dieser Nachteil wird auch dadurch im wesentliehen nicht beseitigt, daß an Stelle der Mehrzahl von Einphasentransformatoren beispielsweise ein Dreiphasentransformator mit einem entsprechenden dreiteiligen Eisenkern verwendet wird.There are already multiphase rectifier arrangements for connection to a single-phase alternating current network known by means of a corresponding number of single-phase transformers, in which the required Phase shift by switching on impedances on the primary side of the transformers is effected. However, the use of several transformers is expensive and leads to the fact that the circuit becomes unnecessarily difficult to carry out. This disadvantage is also essentially borne by it does not eliminate the fact that instead of the plurality of single-phase transformers, for example, a three-phase transformer is used with a corresponding three-part iron core.

Erfindungsgemäß werden die genannten Nachteile bei einer Schaltung der eingangs bezeichneten Art dadurch behoben, daß die Sekundärseite des Transformators zwei Wicklungen aufweist, deren Mittelanzapfungen mit dem einen Ende einer dritten Wicklung zu einem Sternpunkt verbunden und deren Enden jeweils an eine der Phasenbrücken angeschlos- ' sen sind, während das andere Ende der dritten Wicklung sowie die beiden Phasenbrückenanzapfungen zwischen Widerstand und Impedanz die drei Eingänge für die Gleichrichterbrückenschaltung bilden. Verglichen mit den bekannten Anordnungen erweist sich die erfindungsgemäße Schaltung als sehr wenig aufwendig, da außer dem Einphasentransformator und der Gleichrichterbrückenschaltung nur noch zwei an sich bekannte aus einem Widerstand und einer Impedanz gebildete Phasenbrücken enthält.According to the invention the mentioned drawbacks are remedied by, in a circuit of the type initially referred to, that the secondary side of the transformer has two windings, the center taps are connected to one end of a third winding to a star point and the ends of each CONNECTED to one of the phase bridges' sen , while the other end of the third winding and the two phase bridge taps between resistance and impedance form the three inputs for the rectifier bridge circuit. Compared with the known arrangements, the circuit according to the invention proves to be very inexpensive, since apart from the single-phase transformer and the rectifier bridge circuit it only contains two phase bridges known per se formed from a resistor and an impedance.

Eine Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Schaltung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.One embodiment of the circuit according to the invention is shown below with reference to the drawing described.

Gemäß der Zeichnung liegt eine Quelle 11 für eine einphasige Wechselspannung zwischen den Klemmen der Primärwicklung 13 eines Transformators 15, der Dreiphasige GleichrichterbrückenschaltungAccording to the drawing, a source 11 for a single-phase alternating voltage is located between the terminals of the primary winding 13 of a transformer 15, the three-phase rectifier bridge circuit

zum Anschluß an ein Einphasenwechselstromnetzfor connection to a single-phase alternating current network

Anmelder:Applicant:

General Precision Inc.,General Precision Inc.,

Little Falls, N. J. (V. St. A.)Little Falls, N.J. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. H. v. Schumann,Dipl.-Ing. H. v. Schumann,

Patent- und Rechtsanwalt,Patent attorney and lawyer,

8000 München 22, Widenmayerstr. 58000 Munich 22, Widenmayerstr. 5

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Frank G. Logan, Ridgewood, N. J. (V. St. A.)Frank G. Logan, Ridgewood, N.J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. September 1961
(137 629)Claimed priority:
V. St. v. America September 12, 1961
(137 629)

drei Sekundärwicklungen 17, 19 und 21 besitzt. Jede der beiden Sekundärwicklungen 19 und 21 ist mit einem Mittelabgriff versehen, und diese Mittelabgriffe sind miteinander sowie mit einer Klemme der Sekundärwicklung 17 durch eine Leitung 22 verbunden. Ein Kondensator 23 und ein Widerstand 25 sind in Reihe geschaltet und überbrücken die Sekundärwicklung 19. Die Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 23 und dem Widerstand 25 ist mit 26 bezeichnet. Ein mit einem Kondensator 29 in Reihe geschalteter Widerstand 27 überbrückt die Sekundärwicklung 21. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 27 und dem Kondensator 29 ist mit 30 bezeichnet. Wegen des Blindwiderstandes der Kondensatoren 23 und 29 sind die Phasen der Spannungen, die zwischen der Verbindungsstelle 26 und der gemeinsamen Verbindungsstelle 22 der Sekundärwicklungen 17, 19 und 21 sowie zwischen der Verbindungsstelle 30 und der gemeinsamen Verbindungsstelle 22 erscheinen, gegenüber der Phase der Wechselspannungsquelle 11 verschoben. Die in der Sekundärwicklung 17 erzeugte Wechselspannung ist im wesentlichen phasengleich mit der der Quelle 11 entnommenen Wechselspannung. Infolgedessen sind die Spannungen, die zwischen der Verbindungsstelle 26 und der gemeinsamen Verbindungsstelle 22 sowie zwi-has three secondary windings 17, 19 and 21 . Each of the two secondary windings 19 and 21 is provided with a center tap, and these center taps are connected to one another and to a terminal of the secondary winding 17 by a line 22 . A capacitor 23 and a resistor 25 are connected in series and bridge the secondary winding 19. The connection point between the capacitor 23 and the resistor 25 is denoted by 26. A resistor 27 connected in series with a capacitor 29 bridges the secondary winding 21. The connection point between the resistor 27 and the capacitor 29 is denoted by 30. Because of the reactance of the capacitors 23 and 29, the phases of the voltages that appear between the junction 26 and the common junction 22 of the secondary windings 17, 19 and 21 and between the junction 30 and the common junction 22 are shifted with respect to the phase of the AC voltage source 11 . The alternating voltage generated in the secondary winding 17 is essentially in phase with the alternating voltage drawn from the source 11. As a result, the tensions between the junction 26 and the common junction 22 and between

809 600/242809 600/242

sehen der Verbindungsstelle 30 und der gemeinsamen Verbindungsstelle 22 erzeugt werden, bezüglich ihrer Phase gegenüber der Phase der in der Sekundärwicklung 17 erscheinenden Spannung verschoben. Die Größe des Kondensators 23 wird im Vergleich zu dem Widerstand 25 so gewählt, daß die Spannung von der Verbindungsstelle 26 zur gemeinsamen Verbindungsstelle 22 der in der Sekundärwicklung 17 erzeugten Spannung um 120° el. voreilt. Die Größe des Kondensators 29 wird im Vergleich zu dem Widerstand 27 so gewählt, daß die Spannung zwischen der Verbindungsstelle 30 und der gemeinsamen Verbindungsstelle 22 der in der Sekundärwicklung 17 erzeugten Spannung um 120° el. nacheilt. Auf diese Weise wird aus der der Quelle 11 entnommenen einphasigen Wechselspannung eine dreiphasige Spannung erzeugt.see the connection point 30 and the common connection point 22 are generated with respect to their Phase shifted with respect to the phase of the voltage appearing in the secondary winding 17. The size of the capacitor 23 is selected in comparison to the resistor 25 so that the voltage from the connection point 26 to the common connection point 22 of the generated in the secondary winding 17 Voltage advanced by 120 ° el. The size of the capacitor 29 is compared to that Resistor 27 chosen so that the voltage between the junction 30 and the common Connection point 22 of the voltage generated in secondary winding 17 lags behind by 120 ° el. To this Thus, the single-phase alternating voltage taken from the source 11 becomes a three-phase voltage generated.

Die nicht an die gemeinsame Verbindungsstelle 22 angeschlossene Klemme 32 der Sekundärwicklung 17 ist mit der Anode eines Gleichrichters 31 und mit der Kathode eines Gleichrichters 33 verbunden. Die Kathode des Gleichrichters 31 ist an eine Ausgangsklemme 35 angeschlossen, während die Anode des Gleichrichters 33 mit einer weiteren Ausgangsklemme 37 verbunden ist. Die Verbindungsstelle 26 zwischen dem Kondensator 23 und dem Widerstand 25 ist an die Anode ernes Gleichrichters 39 und die Kathode eines Gleichrichters 41 angeschlossen. Die Kathode des Gleichrichters 39 ist mit der Ausgangsklemme 35 und die Anode des Gleichrichters 41 mit der Ausgangsklemme 37 verbunden. Die Verbindungsstelle 30 zwischen dem Widerstand 27 und dem Kondensator 29 ist an die Anode eines Gleichrichters 43 und die Kathode eines Gleichrichters 45 angeschlossen. Die Kathode des Gleichrichters 43 ist mit der Ausgangsklemme 35 und die Anode des Gleichrichters 45 mit der Ausgangsklemme 37 verbunden. Die Gleichrichter 31, 33, 39, 41, 43 und 45 dienen dazu, die dreiphasige Wechselspannung gleichzurichten. Der positive Pol der auf diese Weise erzeugten Ausgangsgleichspannung liegt somit an der Klemme 35, während der negative Pol durch die Klemme 37 gebildet wird. Da die Ausgangsgleichspannung durch die Vollweggleichrichtung von drei jeweils um 120° el. gegeneinander versetzten Phasen gewonnen wird, beträgt die Welligkeit der Ausgangsgleichspannung nur 4,5 %>.The terminal 32 of the secondary winding 17 that is not connected to the common connection point 22 is connected to the anode of a rectifier 31 and to the cathode of a rectifier 33. The cathode of the rectifier 31 is connected to an output terminal 35, while the anode of the Rectifier 33 is connected to a further output terminal 37. The junction 26 between the capacitor 23 and the resistor 25 is to the anode ernes rectifier 39 and the Cathode of a rectifier 41 connected. The cathode of the rectifier 39 is connected to the output terminal 35 and the anode of the rectifier 41 are connected to the output terminal 37. The junction 30 between the resistor 27 and the capacitor 29 is connected to the anode of a rectifier 43 and the cathode of a rectifier 45 connected. The cathode of the rectifier 43 is with the output terminal 35 and the anode of the rectifier 45 connected to the output terminal 37. The rectifiers 31, 33, 39, 41, 43 and 45 are used to rectify the three-phase alternating voltage. The positive pole of the output DC voltage generated in this way is therefore applied to the terminal 35, while the negative pole is formed by terminal 37. Because the DC output voltage through the full wave rectification of three phases each offset by 120 ° el. is obtained, the ripple of the DC output voltage is only 4.5%>.

Um eine maximale Verringerung der Welligkeit zu erzielen, müssen zwischen den Phasen gleiche Abstände vorhanden sein. Dieser Phasenabstand muß ein wirklicher und nicht nur ein scheinbarer Phasenabstand sein, wie es bei zwei Spannungen der Fall ist, zwischen denen ein Phasenunterschied von 180° el. besteht. Beispielsweise liegt es auf der Hand, daß man die gleiche Verringerung der Welligkeit mit Hilfe einer Dreiphasenspannung erzielen kann, bei der die zweite Phase der ersten Phase um 60° el. nacheilt, während ihr die dritte Phase um 60° el. voreilt. Der wirkliche Phasenabstand zwischen diesen Spannungen ist der gleiche wie der mit Hilfe der in der Zeichnung dargestellten Schaltung erzielte Phasenabstand, denn es wird genau das gleiche mehrphasige Ausgangssignal erzielt, wenn die erwähnten Phasen, d. h. die zweite und die dritte Phase, um 180° el. verlagert werden. Es handelt sich um den wirklichen Phasenabstand, wenn davon gesprochen wird, daß zwischen den Phasen gleiche Abstände vorhanden sind. Bei den die Kondensatoren 23 und 29 sowie die Widerstände 25 und 27 umfassenden Phasenverschiebungsschaltungen kann man zusätzlich zu den Kondensatoren 23 und 29 oder an deren Stelle Induktionswicklungen verwenden, um den Blindwiderstand hervorzurufen, durch den eine Phasenverschiebung bewirkt wird.In order to achieve a maximum reduction in the ripple, the phases must be evenly spaced to be available. This phase distance must be a real and not just an apparent phase distance as is the case with two voltages with a phase difference of 180 ° el. consists. For example, it is obvious that you can achieve the same reduction in waviness with the help of can achieve a three-phase voltage in which the second phase lags the first phase by 60 ° el., while you lead the third phase by 60 ° el. The real phase distance between these voltages is the same as the phase distance obtained with the aid of the circuit shown in the drawing, because exactly the same multiphase output signal is achieved if the phases mentioned, i.e. H. the second and the third phase are shifted by 180 ° el. It is the real one Phase distance when it is said that there are equal distances between the phases are. In the phase shift circuits comprising the capacitors 23 and 29 and the resistors 25 and 27 you can in addition to the capacitors 23 and 29 or in their place induction windings use to create the reactance that causes a phase shift is effected.

Claims

Claim:

Three-phase rectifier bridge circuit for connection to a single-phase alternating current network a transformer and over each by a series connection of a resistor and a Impedance-formed phase bridges for the generation of three phase-shifted by 120 ° el Voltages, characterized in that the secondary side of the transformer (15) has two windings (19, 21), their center taps with one end of a third winding (17) to a star point (22) connected and their ends each connected to the erne of the phase bridges (23,25; 27,29) are, while the other end (32) of the third winding and the two phase bridge taps (26; 30) between resistance and impedance the three inputs for the rectifier bridge circuit form.

Considered publications:
German patent specifications No. 365 302, 509 819,
682531;

German Auslegeschrift No. 1018 982;
French Patent No. 964,962;
U.S. Patent No. 2,440,309.

1 sheet of drawings