专利名称：为负载供电的电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于从传输至少一路交流电压的供电网供给负载以电能的电路装置。
德国专利申请P3722337.2描述了一种电路装置，用于传送来自一交流电压源的电力，该交流电压源在给定时间的区间内连接到一个能量存贮装置上以达到供给其能量的目的，为了从能量存贮装置中取得能量，电路装置具有一个由控制电路周期启动的开关。在该电路装置中，产生的高频干扰被抑制，例如，不靠近交流电压源，控制电路使开关只在时间区间外导通，在这期间内交流电压源同能量存贮装置连接。该电路装置特别用于开关型电源，它从电网交流电压获得电能，由于周期启动开关的开关过程在此产生干扰电压和电流，但干扰电压和电流将不会引入电网的交流电压。交流电压源和能量存贮装置的连接或分断最好由一整流器单元实现。在时间区间内整流器单元处于导通状态以便使能量存贮装置再充电。开关的启动是间断的以使该开关不会通过导通的整流器单元把任何干扰引入交流电压源，即电网。
然而，间断该开关的启动，也遮断向负载的能源供给，它由供电网馈给负载，这使该负载被周期地和不均匀地供给电能。
本发明的一个目的是提供一种电路装置，其具有简单的装置以保证负载均匀的电能供给和可靠地抑制，由负载引入供电网(及反之)的干扰。
在开始段所描述的这种类型的电路装置中，该目的是用一个整流器装置来解决，其对于供电网的每一端它包括一个构成桥式整流第一分路的整流器单元，对于每个整流器单元，能被充电的一个能量存贮装置通过并与桥型整流器的一互补分路相对应连接到该单元，对于每个存贮装置，一个开关元件用于每个能量存贮装置与负载连接，及一控制电路，尤其使开关元件可以开关以使其在充电时间区间之外导通(整流器的导通状态)-通过整流器单元顺次循环地进行由供电网给能量存贮装置的充电。
本发明提供了用一结构简单的电路装置抑制干扰并给负载供以均匀不间断的电能，用于该目的的传统类型精密的高频滤波器不被需要了。由供电网和负载产生的干扰能用该电路装置抑制。它既适用于单相也适用于多相供电网，即具有任意数量端子的供电网，每个端子传输一个交流电压，并且它以下列方式构成对供电网端子数的适应可容易地以插入电路模块来实现。当对供电网附加端子又一部分增加时不需要考虑改变现有电路部分的尺寸。
对供电网的所有端子来说，在工作中通过整流器单元能量存贮装置循环地充以来自供电网的能量。在同一循环中，对应于时间的变化，能量存贮装置通过开关元件连接到负载上以供给该负载电能。整流器单元最好不由来自供电网的交流电压控制导通或者截止。控制电路最好由整流器单元的导通状态所控制来启动开关元件。
开关元件在其中被转换到导通(开关元件的导通状态)的时间区间最好以不相互重叠的方式相互邻接。这一方面保证能量存贮装置之一恒定地连接到负载上以传输电能，而另一方面，避免了在至少两个能量存贮装置之间的直接导通连接。因此，出现在相互连接的不同充电的能量存贮装置之间和产生能量损耗的平衡过程能够避免。
根据本发明，一个用于由具有至少两个端子的供电网提供电能的电路装置如此布置每个开关元件的导通状态在一瞬间开始，在此，供电网相应端子上的电压变为至少小于一个其它端子上的电压并且延续到对应于端子数的交流电压周期的一部份。例如，在一两端子供电网中，来自第一能量存贮装置的电能在交流电压第一半周内通过一相应的开关元件供给负载，而在交流电压的第二半周内。第二能量存贮装置通过相应的第二开关元件连接到负载上。以一种相应的方式，第一能量存贮装置在第二半周内由供电网充电，而第二能量存贮装置在第一半周内被充电。
相似地，在一具有如三个端子(如三相电网)供电网中的交流电压的周期被分成三部分。则一个整流器单元的导通状态最好在该周期的一个部分内，在此，连接该整流器上的供电网端子上的电压大于其它两个端子上的电压。如果该比率相对于两个其它端子上至少一个电压颠倒，该整流器单元的导通状态则结束，即整流器单元转换到截止状态。在到达整流器单元的下一个导通状态的周期内(在此瞬间周期开始)，相应的开关元件导通状态能够发生，这样就能保证能量存贮装置在任何时间或同供电网相连或同负载相连。
作为上述方式的一个简单的构造，供电网端子的电压能被加到控制电路上以控制开关元件。借助于简单的比较器电压能在控制电路内比较以便于获得上述标准用于启动和结束开关元件的导通状态。除了在供电网单独的端子上的电压比较之外，同一个基准电压电平的比较(如一个零电势)也能被计算。
开关元件最好为晶体管的形式，并在每个能量存贮装置和通过相应开关元件的负载之间的每个能量传输电路中布置一个二极管。这些二极管可靠地防止了在变化的不同电平情况下各能量存贮装置之间的平衡过程。
为了抑制被均匀地引入供电网所有端子的所谓“同相”电流，尤其是通过寄生电容由负载开始并闭合整流器的所有部件，开关元件良好地连接到负载的第一端子并且二极管连接到负载的第二端子，而此外整流器单元和相应能量存贮装置之间二极管面向连接(diode-facing connection)根据导通状态的次序循环地交替进行。因此二极管有双重功能。
为了使取决于整流器单元导通状态的开关元件有非常简单和可靠的控制，对于每个开关元件控制电路包括一个阻抗网络，每个网络具有一个抽头连接到供电网的相应端子，被连到开关元件的控制端上的第一末端端子和被连到相应远离开关元件的能量存贮装置端子上的第二末端端子。而且，该阻抗网络不需要自身的电源电压。加到开关元件控制端的控制电压能以一简单的方式借助于另外的控制电压为利用开关元件实现进一步的控制功能被组合。
如果一开关型电源具有一负载，开关元件可便利地被用作为开关型电源的断续器开关以便于在元件上节省花费。对该开关元件，能用一附加的高频控制信号在它的导通状态间被计时，尤其是，在这种情况下控制电路也包括一用于控制开关元件的装置，控制取决于在为能量供给负载的能量存贮装置上所存在的电压和由负载所吸取的能量。尤其是，开关元件通过脉宽调制信号来控制。
在一个进一步的较佳实施例中，控制电路适合于如此一种方法在由于能量存贮装置之一的充电被干扰而在供电网的交流电压中出现干扰之后，尤其是在该交流电压的半波已失压之后，在由给定时间区间所预定的周期之后，开关元件导通状态的循环被加速直到导通状态同交流电压的原始关系再次到达为止。由此获得当供电网交流电压失压或相同类型的干扰或同样的效果出现在供电网上时，该负载也被连续地供给电能。这在原理上是可能的用相应的大容量的能量存贮装置，也可跨越交流电压较长的失压。然而，在开关元件的上述开关顺序提供了用不变容量的能量存贮装置来跨越上述类型干扰的可能性。结果，获得对干扰的防止而不增加电路装置的设计。由于上述开关次序，在开关元件的导通状态中的顺序性，尤其是相对于不完全供给的能量存贮装置的顺序性，它被开关元件相对于实际上至少合适地能量存贮的能量存贮装置转换为导通的顺序性所代替。只有当在干扰交流电压下一个周期中，相关的能量存贮装置被再次充电，相关联的开关元件在一导通状态中再次被控制。开关指令基本上减少了导通状态的时间区间，使得在该区间中供给负载的能量从该能量存贮装置中取出，而在半周期间能量存贮装置中没有的能量由其它能量存贮装置供给直到正常工作条件到达为止，即交流电压同导通状态的初始关系。在原理上，其它的开关次序也是可能的，而上述的开关次序和正常的循环顺序相关联并能用简单的控制装置来获得。
为了检测交流电压中干扰的产生，或者测量在整流器装置输入端的电压或者测量能量存贮装置上的电压是可能的。在干扰情况下启动开关次序。例如，当一个低于临界值的充电在相关交流电压半波结束端从能量存贮装置之一上被检测时。
本发明的实施例将参照对应的附图很详细地描述。
图1表示第一实施例;
图2表示解释按照图1装置工作的一些曲线;
图3表示第二实施例;
图4和5表示图3装置各种工作的曲线;
图6表示第三实施例;
图7表示第四实施例;
图8表示一干扰抑制方式例子的曲线。
图1表示3电路装置的第一实施例，用于以一具有两端子4和5的供电网供给负载15电能，用它的等效电路图方式来表示，它由提供电源交流电压Uw的电压源1和两个对称布置的电源接地阻抗2和3所组成。供电网1至5的端子4、5连接到目前情况下的四个二极管7至10所构成的整流器装置上，其中二极管7和8在一边而二极管9和10在另一边，每对以桥型整流器第一分路的形式代表一个整流器单元。由二极管7、8构成的第一整流器单元同供电网1至5的第一端子4相连接，由二极管9、10构成的第二整流器单元同供电网1至5的第二端子5相连。对应于桥型整流器互补的分路，能量存贮装置11、12分别同每个整流器单元7、8和9、10连接，即能量存贮装置11、12分别同与整流器单元7、8和9、10相对应的桥型整流器分路的DC端相连接。
每个能量存贮装置11、12通过开关元件13、14分别同负载15相连接，如果相应的开关元件13、14被导通，来自能量存贮装置11、12的电能分别流入负载。通过截止开关元件13、14、可使潮流中断。开关元件13、14分别通过控制端子16、17由一控制电路(图中未表示)所启动。
图2表示出相对于一些电流和电压波形，根据图1的电路装置在正常工作时的工作方式。在图2a)中，电源交流电压Uw相对于时间t绘制为一正弦波，在正半波时开始，图2b)和2c)表示出在第一和第二能量存贮装置11和12处的电压Uc1和Uc2相对于时间t的变化，能量存贮装置11和12在图1的实施例中为电容器的形式。图2d)表示出负载15上的电压UL相对于时间的变化。
在电源交流电压Uw的正半波内，第一开关元件13处在其导通状态，即在其导通状态，而第二开关元件14被截止。因而，只有第一能量存贮装置11同负载15相连接。只要整流器单元7、8、9、10被截止，在第一能量存贮装置11上的电压Uc1对应时间的变化仅由供给负载15电能的电源决定，而在第二能量存贮装置12上的电压Uc2是恒定的。如果电源交流电压Uw在瞬间t超过电压Uc2的值，第二整流器单元的二极管10变为导通。来自功率电源1至5的充电电流Iw通过该二极管流入第二能量存贮装置12。用于充电电流Iw的电流回路通过第一整流器单元7、8的相等地导通的二极管7而闭合。电压Uc2则同电源交流电压Uw正比地上升直到在瞬间t2其越过该峰值之后才再次下降。然后二极管7、10被截止，电压Uc接着保持恒定并且充电电流Iw消失了。
在瞬间t3的电源交流电压的过零处，开关元件13.14由控制电路开关。在随后的电源交流电压Uw的负半周内，第二开关元件14采取其导通状态而第一开关元件12被带到截止状态。现在负载15由第二能量存贮装置12供电。因而，由瞬间t3电压Uc2开始下降，而在第一能量存贮装置上的电压Uc1开始维持恒定，因为它仍然既与负载15也与供电网1至5相隔开。
如果电源交流电压Uw的电平，即供电网1至5的第一端子4上电压的瞬时值在瞬间t4超过第一能量存贮装置11上的电压Uc1值，其充电开始，通过第一整流器单元7、8的二极管8而同时充电电流通过第二整流器单元9、10的二极管9相应返回。现在负充电电流Iw开始流动直到瞬间t5时电源交流电压Uw越过其峰值而且二极管8、9过渡到截止状态。因此，电压Uc1维持恒定直到瞬间t6电源交流电压Uw的另一过零处，而电压Uc2持续下降。
在瞬间t6之后上述过程在瞬间t1至t5重复。
在上述的工作(正常工作)方式中，相应的整流器单元7、8和9、10的导通状态和连接的开关元件13、14的导通状态相对于时间分别与每个能量存贮装置11、12隔开，从而使能量存贮装置或只与供电网1至5相联或只与负载15相连。供电网1至5和负载15之间的贯穿连接由此避免。以便干扰不能通过该路径传入。然而，如图2d)所示，每个时间都有一个能量存贮装置11，12连到负载15上以使其连续供给电能。以一种相应的方法，负载15上的电压UL恒定地采取一个与O不同的值。电压Uc1、Uc2和在开关元件13，14的相应导通状态中的电压UL下降的程度取决于负载15的消耗量。如果该能量消耗量及由能量存贮装置提供的电流上升，在电源交流电压Uw的相隔的周期间电压UL更剧烈地下降。能量存贮装置11，12以下述方法形成较佳的容量在电源交流电压Uw过零瞬间的，和在开关元件导通状态之间换接瞬间的电压UL仍然有电压值，在最大可能的电流处，该电压值正好容许为一最小值，因而电能供给负载15。
在图2所示的工作方式中，在瞬间t3和t4之间及t5和t6之间的区间中在二极管8和9的导通状态之外第一开关元件13保持不导通。在原理上，为了延续它们的导通状态，这些周期或者由整流器单元7、8和9、10或者由开关元件13、14所利用。尤其是随着能量存贮装置11、12向负载15的较大放电和电压Uc1和Uc2的相应较强降低，瞬间t3和t4之间的区间将至少部分地被用于给能量存贮装置11和12充电。则瞬时t5和t6之间的区间能被用于延续开关元件13的导通状态，这也适用于第二开关元件14的导通状态。在上述的区间中，两开关元件13、14被导通，两能量存贮装置11、12之间的电压被平衡，这就伴随有能量损耗。与这些能量损耗相关，开关元件13、14的导通状态将因此以一不重叠的方式较好地相互邻接。
图1进一步用虚线表示出一个高频滤波器6，该滤波器能用导线任意安置在供电网的端子4和5到整流器装置7至10之间。该滤波器能抑制甚高频的可能的干扰，在一定情况下干扰由二极管7至10的接点或寄生电容通过。然而，如果相对大的幅值的甚高频干扰成份存在，只需提供一个这样的高频滤波器。
图3表示出根据本发明的用于具有三端子供电网工作的电路装置的一个实施例，该三端子供电网用其三个端子21、22、23传导三相电流网络的由R.S.T标明的交流电压。图4表示出根据图3的装置工作的第一方式而图5表示出两个进一步的方式。
图3的整流器装置具有三个整流器单元，每个单元具有两个二极管24、25、26、27、28和29。每个整流器单元24、25、26、27、28和29分别同三个能量存贮装置30、31和32中的一个连接，能量存贮装置是采用与图1相同的电容器形式。每个能量存贮装置30至32分别通过开关元件33，34和35连接到负载15上。在能量存贮装置30、31和32上出现的电压分别用UCT，UCS和UCR标示，而负载上的电压再用UL标示。基准GLR，GLS，GLT和SR，SS，ST是状态变量以表明整流器单元特别是二极管24，26，28的导通和截止状态并且代表开关元件33，34，35的导通状态。这些基准的最后特征表明三相电流网络的相应交流电压R.S.T。
图3用框图进一步表示出一个控制电路36，分别通过控制端子37.38.39来控制开关元件33，34，35。为了开关元件33至35的导通状态相对于时间的正确控制，来自供电网的端子21到23的交流电压R.S.T及在能量存贮装置30至32的电压UCT，UCS，UCR被加入控制电路，相应的导线用虚线和点划线表示并有参考数字40，41，42和43，44，45标示。
在根据图4的曲线中，相对于所示电压和状态变量的时间所有变化都在一共同时间轴上以二状态(dimet)的函数而标示出来。图4表示出在供电网的端子21，22和23上各个交流电压R.S和T，这些电压在相位上以传统的方式分别相差120°。这些交流电压不仅通过整流器单元24至29被加入用于给能量存贮装置30至32充电而且通过导线40至42也被加入控制电路36。例如借助公知的比较器电路，在此瞬间检测交流电压R.S.T相互对应对或这些电压变化信号两两之间差别的瞬间值。接着，开关元件33至35的导通状态通过控制端子37至39启动。在所示的实施例中，根据图4c)的第一开关元件33的导通状态在第一端子21上的交流电压R的值开始低于第二端子22上的交流电压R的值时被启动。该导通状态延续至交流电压R.S.T周期的三分之一，在图4的曲线中，是在瞬间t13至t13之间的区间内。在图4c)中，在该区间内状态变量SR取为值“1”。在瞬间t15，控制电路检测出交流电压S和T不同的符号的变换，并以相应的方式，相对于第二开关元件34的导通状态被启动一直持续到瞬间t17，在图4f)中，这以状态变量ss的方式表示。以一种相应的方式，在图4i)中以状态变量ST的方式表示的第三开关元件35的导通状态在瞬间t17(相对于交流电压T的R之间的比较)被启动。因此导通状态在相应端子上的交流电压变得比其它交流电压的至少一个小的瞬间被启动，而且它们以不重叠邻接的方式在与供电网端子数相关的交流电压R.S.T周期的部分中持续。
在该方法中，除了对应于图1所述的优点之外，获得了导通状态的简单控制。
和开关元件33、34、35的导通状态一致，能量存贮装置30、31、32同负载15相连接，并且存贮装置上出现的电压UCR、UCS和UCT相应它们的放电(即将能量供给负载)而降低。在图4d)，g)和k)的曲线中，在区间t13至t15，t15至t17，和t17至t19中的这些变化用举例的方法表示，并随同交流电压R.S.T的周期而重复。对于区间t13至t15，相对于时间的变化用粗实线来着重表示。
在所示实施例中，在供电网的相应端子21、22、23上的交流电压R.S.T各自超过其它电压的期间之内能量存贮装置30、31、32被充电。对于在第一端子21上的交流电压R，就是例如区间t11至t12，其中二极管24变为导通(由状态变量GLR转换到状态“1”的方式表示)并且其中电压UCR跟随交流电压R。在瞬间t12交流电压越过峰值之后，在第一能量存贮装置30上的电压UCR值保持初始值不变，这是因为第一整流器单元(尤其是二极管24)被截止-相应地、GLR设定为“0”值，而且第一开关元件33的导通状态仍没开始。在此区间中，状态变量SR仍为“0”值。在能量存贮装置充电期间电压和状态变量之间的关系以交流电压R为例也用粗实线来着重表示;它们以根据附图曲线的相对应的方式被重复。
4e)，g)，h)和k)表示电压UCS，UCT和状态变量GLS和GLT。
图4l)表示出负载15上的电压UL，与图2相类似，在开关元件33、34、35的每个导通状态中它由电压变量UCR，UCS和UCT所组成。
图5表示出根据图4工作方式的两个实施例;电压和状态变量以一种简单方式的次序表示。各个开关元件33、34、35的导通状态只是在当相应的交流电压R.S.T变为小于其它所有交流电压时的一瞬间被启动。以交流电压R为例，它表示在区间t14至t16并用粗实线着重表示。在另一方面，用于给能量存贮装置30、31、32充电的时间区间保持不变，即对于瞬间t11和t12，t17和t18，等之间的交流电压R。与根据图4的工作状态相比，在一个开关元件33、34、35的一个导通状态和给相应能量存贮装置30、31、32充电的时间之内在时间上的距离减少了，而用于充电的区间和相应开关元件的随后导通状态之间在时间上的距离被增加同样的长度。而相同的过程再次出现，因而曲线表示出相同的波形。
尤其是，当负载15以一种也能提供一非常低电压UL的开关型电源所构成时，能量存贮装置30、31、32的电容的大小能被设计成如此的小以使在负载15吸取最大可能的能量情况下在每个开关元件33、34、35的导通状态结束时的电压UL大大降低或者至少实际上降为零值。这就需要适合于安置在开关型供电网中断续器开关的工作，以用这些低电压，尤其是用信号的脉宽调制的方法来控制该开关。
图5用虚线表示出工作的各成方式。就相对于时间它们的状态而论，开关元件33、34、35的导通状态保持不变，以一相应的方式，只有电压UCR、UCS、UCT和电压UL在降至零值时被表示出来，结果，给能量存贮装置30、31、32充电的时间区间开始较早，正如目前这种情况，命名为瞬间t13′，t15′，t17′，t19′，t21′和t23′分别代替瞬间t13，t15，t17，t19，t21和t23。整流器单元的导通状态的启动被移到这些较早的瞬间，这些瞬间分别对于状态变量GLR，GLS和GLT在图5b)，e)，h)的曲线中用虚线的方式表示。
当电容器被用于选为比存贮电容器容量小5倍时，该大小设计达到了能量存贮装置30、31、32的容量总值，其中存贮电容器被按惯例地用于同电源整流器相连。然而，不会有所谓的电源哼声由以负载15构成的开关型电源所传输。在这种工作状态，用于给能量存贮装置30、31、32充电的时间区间的延续也是优越的，由此，供电网的端子21、22、23上取得的充电电流的谐波能在幅度上被减少，这也有助于减少由负载引入的干扰。
为了在采用开关型电源的负载15中断续器开关上节省花费，开关元件33、34、35在与断续器开关一致的其导通状态期间最好通过控制端子37、38、39而由控制电路36来控制，即它们根据由负载吸取的能量用脉宽调制的信号来计时。需要用于这种目的的控制信号通过负载电流控制导线46由负载15加入控制电路36。控制电路36具有例如一个时钟振荡器，该振荡器的时钟信号被控制信号脉宽调制并被加到控制端子37、38、39上以与导通状态相一致。
图6表示出图1装置的一个实施例，其中相应的成份具有相同的参考标号。另外，对于该实施例的两端子供电网具有图3控制电路36相应功能的一个控制电路18被表示出来。也根据图3，供电网1至5的端子4、5上的电压通过导线51、52加入该控制电路而能量存贮装置上的电压Uc1和Uc2通过导线53、54加入该电路。
如果开关元件13、14由晶体管组成，在能量存贮装置11和12之一以及负载15之间的每个能量传输电路中布置一个二极管是有效的，该电路通过开关元件13和14闭合，在开关元件13、14之一的导通状态期间，在吸收了以不同开关元件而进行的能量存贮装置不同充电的情况下，二极管存在反向电压。这些二极管能直接布置同开关元件13、14相串联。
在图6中，具有参考标号55和56的二极管不是直接同开关元件13、14串联，而是连到远离能量存贮装置11、12和负载15之间能量传输电路中开关元件13、14的负载14的第二端子上。另外，面对整流器单元7、8及9、10和相应能量存贮装置11、12之间整流器装置的二极管7、9的连接被循环地交替进行。具有两端子的供电网，这种相互切换能利用连接整流器装置的二极管7到第二能量存贮装置12替换与第一能量存贮装置11的连接以及利用连接二极管9与第一存贮装置11替换与第二能量存贮装置12的连接来简便地进行。在多相供电网的情况下，这些端子必须根据相应开关元件的导通状态的次序而循环地交替进行。
由于该措施，不仅使能量存贮装置11和12之间的能量交换中断，而且使该装置中的二极管55、56有助于大大降低所谓的同相干扰电流。正如相对图3的说明，如果开关元件13、14同用于负载15的断续器开关一样被同时计时，实际上产生这些同相干扰电流。然后，在开关元件13、14和负载15之间的联接点上产生电势的非常陡的跳跃。这些端子相对于地电势通过一寄生电容57(在电路装置中总是存在)被得到并且通过该电源的接地联接被引入供电网1至5。在整流器单元的导通状态期间，其中二极管7和9被轮流导能，对于同相干扰电流的电流回路将跨过这些二极管和负载阻抗2、3及负载15而闭合。二极管55、56切断了对于同相干扰电流的这些电流回路，因为两个二极管55、56，一个二极管截止，即由于相应的开关元件13、14被截止则不传导电流，在整流器装置7至10中仅仅连到导通的二极管7或9上。
图7表示出根据图7的具有非常简单控制电路实施例的电路装置的一个进一步实施例。对于每个开关元件11、13，它被分别布置在部份191，192中。对于每个开关元件13、14，控制电路191，192包括分别由两个电阻器161，162和171，172构成的阻抗网络。控制电路的每个部份191，192，即将每个阻抗网络(从电阻器161，162和171，172之间连接为相应例子)用一个抽头分别连接到供电网以各自端子4，5上，而其借助第一端头连接(通过电阻器161，171)分别被联接到开关元件13、14的控制联接16、17之一上。借助于第二端头连接，控制电路的部分191，192(通过电阻器162，172)被联接到远离开关元件的相应能量存贮装置11，12的连接点上。作为对应的实施例，开关元件13、14具有一个PNP晶体管131，141。晶体管131，141分别用它们的发射极连到相应能量存贮装置11，12上，用它们的基极分别连到控制联接16，17上，用它们的集电极分别联到负载15上。在分别给能量存贮装置11、12充电的情况下，用于吸收反向电压的二极管132，142被布置在同每个集电极相串联。在装置的改进中二极管132，142可以被布置以与图6的二极管55和56相一致。当隔开能量存贮装置11，12的二极管7、9和电阻器162，172的共同(图7)连接时，后者保持同相应能量存贮装置11，12相连接。
图7中的装置以一种简单的方法使开关元件13，14的控制取决于整流器单元及尤其是二极管8和10的导通状态。当相对于发射极端子是负的电压出现在其基极端子(二极管正向电压约为0.7V)上时，PNP晶体管131和141只能变为导通，这样，对应整流器单元的相应二极管8、10至少以该电压反向加偏压，因而将不导通。二极管正向电压即PNP晶体管131，141的基极一发射极正向电压则加一个“安全间隔”-在整流器单元的导通状态和相应开关元件的导通状态之间。因而，这些导通状态不能相对于时间相互重叠。电阻器161，162，171，172为尽量高的电阻性以降低由这些电阻器所产生的损耗和降低通过由这些电阻器所形成电流通路的可能的干扰耦合。然而，为了在控制端子16，17上获得足够高的基极电流，即能使PNP晶体管131，141导通而不出现任何问题的基极电流，使用具有尽可能高电流增益的晶体管。最好是，开关元件13、14用复合晶体管构成。
根据图7的控制电路191，192的装置具有另外的优点被该装置加到控制端子16、17上的控制信号能以一种简单的方式与进一步的控制信号相结合以用于开关元件13，14，例如，用于由在控制端子16、17上插入相应的合成栅极来对开关元件13、14计时。
除了对开关元件13，14计时之外，借助于能量存贮装置之一的充电被干扰和尤其是该交流电压的半波失压，这种附加控制信号最好在供电网的交流电压中被用于跨越干扰而在负载15上没有电压降。到开关元件13、14的导通状态的周期结尾，开关元件13，14导通状态的循环在由给定时间区间所预定的周期之后被加快，直到导通状态同交流电流间的初始关系再次来到为止。在图7的例子中，用于开关元件13，14控制端子16，17上的控制信号以一简单方式被转换到一给定周期。测量也能用于具有多端子供电网的电路装置，例如按照图3。控制信号同开关元件33，34，35之间的关系循环地变换。该循环的变换通常通过多个单元直到导通状态同交流电压间的初始关系到达为止。
这些过程将在下文中结合两端子供电网的一简单实施例分别地描述。在图8中，与图2类似，表示出根据图1或图7的电路装置的一些电压和状态变量相对时间的变化，其中相同的参考标号再次使用。除了由图2所知的电压之外，根据图8b)，c)，e)和f)还表示出相对于图4和5的状态变量，用于表示第二开关元件14的二极管7、10、二极管8，9和第一开关元件13的导通和截止状态。按照图2的正常工作用实线表示，而在将要说明的干扰情况下的工作用虚线表示。图8中所采取的工作方式与图2所示的工作方式不同，其中，在相应开关元件13，14的导通状态期间能量存贮装置11，12完全放电，整流器单元(即根据图8的二极管7，10和5，9)的导通状态则已经在电源交流电压Uw的过零处开始并在它们随后的峰值处结束，而分别由图8f)，和c)所示的开关元件13，14每个导通状态总是相当于电源交流电压Uw的一个半波。根据电压Uc1和Uc2的下降(图8g)和d)所示)，电压UL也在负载15上降到零(图8h)所示)。基于该事实整流器装置7至10的导通状态的启动与电源交流电压Uw的过零相一致，瞬间t4，t7，t10，t13等将与瞬间t3，t6，t9，t12等相同，同图2a)相比较，首先提到过的名称在曲线中省略。
正象图8所表明的干扰，表现出电源交流电压Uw的第一个负关波已经完全失压，这样在瞬间t3和t6间的区间内该电压消失。直到瞬间t3被充电的第一能量存贮装置不被再次重新充电，电压Uc1一直保持为在瞬间t3到达的零值上。第一整流器单元尤其是二极管8的相应导通状态退出，在图8e)中，相应的状态变量保持在“0”状态。因为直到瞬间t6第二能量存贮装置12开始供给能量并且如正常工作一样电压Uc2降到0值，干扰对负载15的供电没有影响。
控制电路以这样的方式组成在正常工作情况下当开关元件13，14的导通状态转换时，即当第一开关元件13的导能状态接通时，它辨认是否存在对第一能量存贮装置11的正确充电。如果在工作的干扰状态该充电不能实现，在导通状态的循环中控制电路以一给定时间区间自动地进一步开关。在图8的例子中，在开关元件13、14的正常开关循环中电源交流电压Uw的周期的一半被跳过，而由此导通状态的循环由该时间区间减少。在瞬间t6的第二开关元件14的导通状态的结束象在正常工作中一样不能被截止状态跟随，该截止状态延续至瞬间t9为止，而由该状态，由瞬间t6所见在正常工作中将仍然是在干扰的相应情况下循环被减少的时间区间后。在正常工作中这是在瞬间t9启动的第二开关元件14的下一个导通状态。在瞬间t6启动，该导通状态现在跟随;以一种相应的方式，在第一开关元件13的该状态中，导通状态的循环也被瞬间t6至t9间的区间加速，而该状态相对于时间的顺序性跟随瞬间t6，就象在正常工作中由瞬间t9所出现的。
根据开关元件13、14的变化状态，在瞬间t6和t9之间的区间负载15通过第二开关元件14而由第二能量存贮装置12供电，这时第一能量存贮装置11开始保持同负载15相隔离。在瞬间t6和t8之间的区间中第二能量存贮装置12同时由供电网充电。在一个正象所描述的大的干扰情况下，在短时间区间中供电网1至5和负载15之间的干扰抑制分隔被除去。然而在瞬间t8和t9之间的区间内，当电源交流电压Uw的下降变成比在第二能量存贮装置14上以给负载15供电而产生的电压Uc2的下降更强烈时，第一整流器单元尤其是二极管7的导通状态由该瞬间结束，因而供电网1至5同负载15的分隔被重新建立。这是在瞬间t8′产生的。在瞬间t8′和t9之间的区间内负载15以同正常工作时相同的方式由第二能量存贮装置供电。
在瞬间t9，开关元件13、14以瞬间t6重新开始的循环变化它们的状态;第一开关元件13进入导通状态而第二开关元件14被截止。因而，为给负载15供电而使第二能量存贮装置14的放电暂时维持中断，由于第二能量存贮装置14的进一步充电仍没有开始，电压Uc2开始维持为一恒定值。然而在第一开关元件13的导通状态的同时，在第二整流器单无尤其是二极管9上也出现导通状态。以瞬间t9开始第一能量存贮装置11和负载15都由供电网1至5供电。在该区间内负载15和供电网1至5之间的隔开被再次取消。
在一个预定的时间区间之后，在有关的例子中由瞬间t6延续至瞬间t11，开关元件13，14的导通状态的循环再次被一给定时间区间减少(再次以电源交流电压Uw的一个周期的一半)。结果，从瞬间t11，导通状态同电源交流电压Uw之间的初始关系再次出现，以使相对于该关系电路装置的正常工作再次被建立。因而，第一开关装置13在瞬间t11变到截止状态，而第二开关元件14变为导通状态。第一能量存贮装置11已经再次到达其最大充电并且开始保持在该状态中，第二能量存贮装置12再次通过第二开关元件14被联到负载上并由此进一步放电。
在瞬间t12，第一开关元件13被转换到导通状态而第二开关元件14被转换到截止状态，就象在正常工作中一样。然后负载15再次由第一能量存贮装置11供电，而第二能量存贮装置12再次由供电网1至5充电。相对于能量存贮装置11，12的充电条件，正常工作由此再次进行。
在图8h)中，负载15上的电压UL相对于时间的合成变化表明用开关元件13，14的上述控制在没有对能量存贮装置进行更大容量设计的情况下，对负载15的不间断供电也能在上述干扰的情况下得到。
用当给能量存贮装置充电时失压引起的抑制干扰的另一个方法可以是给两个并联的能量存贮装置11，12充电，而用电源交流电压Uw的干扰的半波之后的半波同时给负载15充电。而且，供电网1至5和负载15之间的隔离也将在那时取消，另外，由于在两能量存贮装置11，12之间的再充电过程而使能量损耗产生，并且由于二极管55，56和132，142而最终使大量的电路成份被需要以致于能以任何方式在能量存贮装置11、12之间实现平衡过程，由此实现了能量存贮装置11、12的平行充电。
对于两端子供电网相应的目前的实例，能跨过多相供供电网中端子上交流电压之一的相似干扰，而不必增加能量存贮装置的容量。导通状态循环的步骤数量对应于端子数最好减少。基本上，下一个开关元件总是在相应开关元件的导通状态开始，能量存贮装置之一的充电完成后被转换，而因为相应不同被干扰的存贮装置的能量存贮置具有足够的电能用于供给负载对于下一个开关元件导通状态被启动。通过进一步相似的转移返回到导通状态的原始循环。
权利要求
1.一种用于从至少传输一个交流电压(Uw；R·S·T)的供电网(1至5；21，22，23)给一负载(15)供给电能的电路装置，其特征在于一个整流器装置(7至10)，对于供电网的每个端子(4，5；21，22，23)，包括一个构成为桥型整流器第一分路的整流器单元(7，8；9，10；24，25；26，27；28，29)，对于每个整流器单元，一个能被充电的能量存贮装置(11；12；30；31；32)通过并被连接到上述单元以与桥型整流器的一个互补分路相一致，对于每个端子有一个开关元件(13；14；33；34；35)用于将每个能量存贮装置(11；12；30；31；32)连接到负载(15)上，及一个控制电路(18；36；191，192)循环地跟踪由能量存贮装置(1至5；21，22，23)通过整流器单元(7，8；9，10；24；25；26，27；28，29)给能量存贮装置的充电，利用可以开关的开关装置(13；14；33；34；35)来在充电时间区间之外导通(整流器单元(7，8；9，10；24，25；26，27；28，29)的导通状态)。
2.根据权利要求1的一个电路装置，其特征在于开关元件(13;14;33;34;35)在其中被转换至导通(开关元件的导通状态)的时间区间以一种不重叠的方式相互邻接。
3.根据权利要求2的一个电路装置，用于由一个至少具有两个端子的供电网(1至5;21，22，23)提供电能，其特征在于电路装置这样布置，每个开关元件(13;14;33;34;35)的导通状态在供电网(1至5;21，22，23)相应端子(4，5;21，22，23)上的电压变为其它端子(4，5;21，22，23)上电压中的至少一个小时的一瞬间启动并持续与端子(4，5;21，22，23)数相对应的交流电压(Uw;R，S，T)周期的一部分。
4.根据权利要求1，2或3的一种电路装置，其特征在于供电网(1至5;21，22，23)的端子(4，5;21，22，23)上的电压能被加入控制电路(18;36;191，192)用于控制开关元件(13;14;33;34;35)。
5.根据权利要求1，2，3或4的一种电路装置，其特征在于开关元件(13;14;33;34;35)是晶体管(131;141)的形式，而且在每个能量传输电路中布置一个二极管，该能量传输电路在每个能量存贮装置(11;12;30;31;32)和负载(15)之间包括相应的开关元件(13;14;30;31;32)。
6.根据权利要求5的一种电路装置，其特征在于开关元件(13;14;33;34;35)同负载(15)的第一端子相连，二极管(55，56)同负载(15)的第二端子相连，面向二极管(55;56)的整流器单元(7、8;9，10)和相应能量存贮装置(11;12)之间的连接根据导通状态的顺序性而循环地中断。
7.根据前边的任一个权利要求的电路装置，其特征在于控制电路(191，192)包括一个阻抗网络(161，162;171，172)用于每个开关元件(13;14)，每个网络具有一个抽头同供电网(1至5)的相应端子(4;5)相连，被连接到开关元件(13;14)的控制端孔(16;17)上的第一端部连点和连接到远离开关元件(13;14)能量存贮装置(11;12)端子上的第二端部连点。
8.根据前边任一权利要求的电路装置，其特征在于一个开关型电源被提供一负载(15)，电路元件(13;14;33;34;35)作为其断续器开关。
9.根据权利要求8的电路装置，其特征在于控制电路(18;36)包括一个用于控制开关元件(13;14;33;34;35)，取决于在供给负载(15)电能的能量存贮装置(11;12;30;31;32)上存在的电压和取决于由负载(15)吸取的能量的装置。
10.根据上边任一权利要求的电路装置，其特征在于控制电路(18;36)以这种方式布置，即由于能量存贮装置(11;12;30;31;32)之一的充电被干扰并在供电网(1至5;21，22，23)的一个交流电压(Uw;R，S，T)中出现干扰之后，尤其是当该交流电压的一个半波已经失压时，开关元件(13;14;33;34;35)导通状态的循环在由给定时间区间所预定的期间之后减少，直到导通状态同交流电压(Uw;R，S，T)的初始关系再次到达为止。
全文摘要
一种用于从至少传输一路交流电压的供电网供给负载电能的电路装置中，一个整流器装置对于供电网的每个端子，包括一个构成桥式整流器的第一分路的整流器单元，对于每个整流器单元，有能被充电并被连到所述单元与桥式整流器的一互补分路相对应的一个能量存贮装置，对于每个单元有用于将每个能量存贮装置连至负载上的一个开关元件，和一控制电路，使开关元件——循环地跟踪由供电网通过整流器单元给能量存贮装置的充电——能在充电时间区间之外转换为导通——整流器单元的导通状态。
文档编号H02M5/04GK1063978SQ9010146
公开日1992年8月26日 申请日期1990年2月6日 优先权日1990年2月6日
发明者曼弗雷德·阿尔巴赫, 胡伯特·雷特斯 申请人:菲利浦光灯制造公司