AT233675B - Anordnung zur Regelung von Gleichspannungen mit gesteuerten Halbleiterventilen in beschränktem Regelbereich - Google Patents

Description

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  Anordnung zur Regelung von Gleichspannungen mit gesteuerten
Halbleiterventilen in beschränktem Regelbereich 
Vielfach müssen Gleichspannungen in einem beschränkten Regelbereich, d. h. nicht von Null bis zum Maximalwert geregelt werden. Dies kommt häufig   z.   B. bei   Batterleladeelurlchtungen   usw. vor, bei denen die Gleichspannung der Ladegeräte nur von der minimalen Entladespannung der Batterie an bis zur vollen Ladespannung der Batterie verändert werden muss. Ähnliche Fälle liegen z. B. bei Elektrolyseanlagen, Galvanisierungstechnik usw. vor. 



   Für die Regelung von grösseren Gleichstromleistungen werden neuerdings steuerbare Halbleitergleichrichter eingesetzt. Steuerbare Halbleiterventile verursachen bei grösserer. Sperrspannung unverhältnismässig hohe Kosten, so dass man meist die Serienschaltung von mehreren steuerbaren Ventilen kleinerer Sperrspannung vorzieht. Diese erfordert wieder einen grossen Aufwand an Schaltgliedern für die Aufteilung der Sperrspannung und die gleichzeitige Steuerung der Ventile. 



   In den gebräuchlichsten Gleichrichterschaltungen ist man gezwungen, auch bei einem beschränkten Regelbereich der Gleichspannung die steuerbaren Ventile für den vollen Wert der Sperrspannung auszulegen. 



   Die brit. Patentschrift Nr. 868, 319 z. B. sieht in Fig. 2 eine Einrichtung vor, mit deren Hilfe einbeschränkter Regelbereich erzielt wird. Die Einrichtung besteht aus einem in Stern geschalteten Transformator, dessen Anzapfungen über einen nicht steuerbaren Gleichrichter 13 den Verbraucher,   z. B.   eine Batterie, speisen. Die von der Anzapfung L des Transformators bis zum Ende H auftretende Spannung kann mit Hilfe der steuerbaren Ventilzelle 15a in beliebigem Mass in den Stromkreis eingeschaltet werden. 



  Betrachtet man die Sperrspannungsverhältnisse der Ventile 13 und 15a. so ergibt sich zwar für das nicht steuerbare Ventil 13 nur eine Sperrspannungsbeanspruchung entsprechend der Wicklungsspannung zwischen L und H, das steuerbare Ventil 15a jedoch muss für die Summensperrspannungsbeanspruchung ausgelegt werden. Die Anordnung ist daher nicht geeignet, durch Verminderung der Sperrspannungsbeanspruchung einen wirtschaftlichen Vorteil zu erzielen, da bekanntlich der Preis von nicht steuerbaren Ventilen nur einen Bruchteil des Preises von steuerbaren Ventilzellen beträgt. 



   Wenn man, wie vorstehend beschrieben, mit einem beschränkten Regelbereich das Auslangen findet, kann man erfindungsgemäss durch Anordnung einer Serienschaltung eines ungesteuerten und eines steuerbaren Gleichrichters mit kleinerer Sperrspannungsfestigkeit das Auslangen finden. 



   Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist als Beispiel einphasig in der Zeichnung dargestellt. 



  Selbstverständlich kann diese Anordnung bei beliebiger Phasenzahl ausgeführt werden. Dabei ist mit 1 ein Netztransformator mit zwei gegeneinander isolierten Sekundärwicklungen, mit 2 ein ungesteuertes Halb leiterventil, mit 3 ein steuerbarer Halbleitergleichrichter und mit 4 ein ungesteuertes Ausweichventil bezeichnet. 



   So lange das gesteuerte Ventil 3 gesperrt ist, tritt zwischen den Klemmen - und + die Spannung einer 

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Transformatorwicklung über das Gleichrichterventil 2 und das Ausweichventil 4 auf. Mit zunehmender
Aussteuerung des steuerbaren Halbleiterventiles 3 bildet sich am Ausweichventil 4 eine Zusatzspannung aus, welche kontinuierlich die an den Ausgangsklemmen - und + liegende Spannung vom Spannungswert der einen Transformatorwicklung bis zum Spannungswert beider Transformatorwicklungen in Serie, steigert. Das Ausweichventil 4 ist erforderlich, um an dem beim Zurückregeln schliesslichgesperrtensteuer- baren Ventil 3 einen parallelen Weg für den Stromfluss des ungesteuerten Gleichrichters zu schaffen. 



   Die Sperrspannungsbeanspruchung des steuerbaren Ventiles 3 entspricht in der erfindungsgemässen
Schaltanordnung lediglich der Spannung der entsprechenden Transformatorwicklung. Auch die Sperrspan- nungsbeanspruchung des ungesteuerten Ventiles 2 entspricht nur der dazugehörigen Transformatorwick- lungsspannung. Es muss daher keine höhere Spannungsfestigkeit der Ventile aufgebracht werden als der von diesen gleichgerichteten Spannung entspricht. 



   Wenn z. B. ein Regelbereich von 70 bis 100 % erforderlich ist, kann man mit einem steuerbaren Ven- til mit nur   30 %   Sperrspannung das Auslangen finden. Das nicht steuerbare Ventil muss ebenfalls nur eine verringerte Sperrspannungsfestigkeit, u. zw. 70% besitzen. 



   In dieser Tatsache kommt der wesentliche Vorteil der erfindungsgemässen Schaltanordnung gegen- über der brit. Patentschrift Nr. 868,319 zum Ausdruck.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Schaltungsanordnung zur Verringerung der Sperrspannungsbeanspruchung von steuerbaren Halbleiter- ventilen bei Gleichrichtereinrichtungen mit beschränktem Regelbereich der Spannung, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein aus einer getrennten Transformatorwlcklung und nicht steuerbaren Halbleiterventilen bestehender, nicht regelbarer Gleichrichter mit einem zweiten aus einer getrennten Transformatorwick- lung und steuerbaren Halbleiterventilen bestehenden regelbaren Gleichrichter in Serie geschaltet ist, wo- bei der regelbare Gleichrichter mit einem Ausweichventil überbrückt ist, wodurch die Sperrspannungsbe- anspruchung der steuerbaren Ventile prozentmässig nur den ihnen zugeordneten Transformatorwicklungen entspricht.