AT324500B - Hochstrom-gleichrichteranordnung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Hochstrom-Gleichrichteranordnung, bei welcher der mit Wechselspannung beaufschlagte Eingang in über Thyristoren und gegebenenfalls Dioden geführten und wechselweise durchgeschalteten Stromkreisen an den mit einer Last und einer Gegenspannungsquelle in Form einer Gleichspannungs- bzw.

   Wechselspannungsquelle beschalteten Ausgang geführt ist, wobei in jedem der Stromkreise die Thyristoren und gegebenenfalls Dioden je in Gruppen parallelgeschaltet sind und den Thyristoren eines jeden Kreises eine Zündeinrichtung zugeordnet ist, deren den jeweiligen Thyristoren zugeordneter Ausgang einerseits anschliessend an den Nullwert der Gleichrichterausgangsspannung mit einem kurzzeitigen Zündimpuls und anderseits danach, zu einem Zeitpunkt, in welchem der notwendige Haltestrom für alle parallelgeschalteten Thyristoren beispielsweise mittels einer Grenzwerteinrichtung   z. B.   einem Hallgenerator mit Schmitt-Trigger für im Laststromkreis, im Ventilgruppenstromkreis oder im Einzelventilstromkreis gewährleistet ist, mit einem Nachimpuls belegt ist. 



   Gleichrichteranordnungen der vorgenannten Art mit gruppenweise parallelgeschalteten Thyristoren werden in der Hochstromtechnik dann erforderlich, wenn die zu bewältigenden Maximalströme die höchstzulässige Strombelastung einzelner Thyristoren übersteigen. Im Fall von Lastkreisen mit einer Gegenspannungsquelle, beispielsweise in Gestalt von rotierenden Maschinen mit ihrer gegenelektromotorischen Spannung, aber auch von Reaktanzen wie Filterkondensatoren und Filterinduktivitäten, von elektrolytischen Bädern und Sammlerbatterien   od. dg1.,   ergeben sich dann gewisse Probleme im Zusammenhang mit dem   Zünd- und   Löschverhalten der parallelgeschalteten Thyristoren.

   Infolge der pulsierenden, zeitweise unter die Gegenspannung absinkenden Gleichrichterausgangsspannung oder auch durch Überschwingen der Gegenspannung kann nämlich für gewisse Zeitintervalle nach dem Abklingen des Zündimpulses einer Thyristorgruppe der Strom in einzelnen Thyristoren unterhalb des Haltestromes liegen, was die Löschung der betreffenden Thyristoren zur Folge hat. Wenn dies für alle Thyristoren einer Gruppe gleichzeitig einträte, so hätte dies nur den   sogenannten "lückenden Betrieb" zur   Folge. Dies ist aber wegen der unvermeidlichen Exemplarstreuungen hinsichtlich Haltestrom und Durchlasswiderstand, d. h. auch hinsichtlich der Stromverteilung auf die einzelnen Thyristoren innerhalb einer Gruppe, im allgemeinen bei einer Gleichrichteranordnung der vorliegenden Art nicht der Fall.

   Vielmehr ist damit zu rechnen, dass ein Teil der Thyristoren löscht und der andere Teil der Thyristoren gezündet bleibt. Wenn dies bei abgeklungenem Zündimpuls eintritt, so bleiben die gelöschten Thyristoren auch bei anschliessendem Wiederanstieg der resultierenden Spannung bzw. des Stromes in diesem Zustand und der Strom konzentriert sich auf die im Zündzustand verbliebenen Thyristoren, die somit je einen höheren Strom zu bewältigen haben und unter Umständen durch Überlastung zerstört werden können. 



   Bei Vorliegen einer induktiven bzw. einer Last mit überwiegendem induktiven Anteil ist die eingangs beschriebene Hochstrom-Gleichrichteranordnung von Bedeutung. Sie hat sich zur sicheren Zündung der Thyristoren weitgehend bewährt. Bei ohmscher und kapazitiver Last liegen jedoch infolge der grundsätzlichen Verschiedenheit der Stromverläufe weit schwerwiegendere Probleme und ein gänzlich anderes Zündverhalten vor. 



  Man war daher der Ansicht, dass vorgenannte Hochstrom-Gleichrichteranordnungen nur im Zusammenhang mit induktiver Last wirksam sei und hat die Anwendung ausschliesslich auf induktive Last beschränkt. Bei ohmscher und kapazitiver Last kommt nämlich dem ersten Zündimpuls nicht die bei der bekannten Anordnung wesentliche Bedeutung zu. Erfindungsgemäss ist nun im Gegensatz zu der bisherigen Praxis vorgesehen, dass der Ausgang der Gleichrichteranordnung an einem überwiegend ohmschen oder kapazitiven Lastkreis angeschlossen ist. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Gleichrichtung bei induktiver Last ist darin zu sehen, dass im vorliegenden Fall der Nachimpuls die eigentliche Zündung der Thyristoren besorgt. Der Zeitpunkt ist so gewählt, dass ein Zünden mit Sicherheit gewährleistet ist.

   Die universelle Einsatzfähigkeit der Hochstrom-Gleichrichteranordnung ist somit gegeben, da auch bei nichtinduktiver Last ein einem gleichartigen Effekt hervorrufender Wirkungsmechanismus auftritt. Die Vorgänge bzw. Zeitverläufe von Strom und Spannung sind dem Diagramm zu entnehmen. 



   Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild der Anordnung mit ohmscher und kapazitiver Last, Fig. 2a die pulsierende Gleichrichterausgangsspannung,   Fig. 2b   den Ausgangsstrom für ohmsche, Fig. 2c den Ausgangsstrom für kapazitive Last und Fig. 2d die Zündimpulsspannungen. 



   In der Fig. 1 ist die   Last --6-- durch   das Ersatzschaltbild einer technisch kapazitiven Last mit einer geringen Seri ninduktivität dargestellt, welch letztere die immer vorhandenen Leitungs- oder Schaltungsinduktivitäten repräsentiert und bei der folgenden Betrachtung des tatsächlichen Stromverlaufes (kein plötzlicher Stromanstieg bei Einschalten der kapazitiven Last) nicht zu vernachlässigen ist. 



   Der alternative Fall eines rein ohmschen Lastkreises der Hochstrom-Gleichrichteranordnung, genau betrachtet selbstverständlich ebenfalls mit parasitärer Induktivität, wurde nicht gesondert dargestellt. 



   In den einzelnen Brückenzweigen sind die Dioden-l und   2--sowie   die Thyristoren--3 und 4-jeweils stellvertretend für eine Gruppe solcher Stromventile dargestellt. Parallel zu den Brückenzweigen liegt jeweils ein   Beschaltungselement-l'und 2'sowie 3'und 4'--,   die in Form von einfachen Widerständen dargestellt sind, jedoch für übliche Kommutierungsglieder (RC bzw. C-Glieder) stehen. Im Lastkreis der Gleichrichterbrücke ist eine Gegenspannungsquelle--5-, beispielsweise eine Sammlerbatterie oder eine Gleichstrommaschine, angeordnet. Da die Erfindung auch für den Bahnbetrieb von Bedeutung ist. kann die 

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