Anordnung von Drosselspulen für Stromrichter in Brückenschaltung Bei Stromrichtern mit Teilaussteuerung sind die Ventile bekanntlich nicht nur der Beanspruchung durch negative, sondern auch durch positive Sperr spannungen ausgesetzt.
Für diese Ventilbeanspru- chung ist erfahrungsgemäss in. vielen Fällen neben dem Augenblickswert der Spannungslhöhe auch die Anstiegsgeschwindigkeit der an den Ventilen er scheinenden Sperrspannung von ausschlaggebender Bedeutung.
Dies gilt in besonderem Masse für steuerbare Halbleiterventile, beispielsweise für Silizium-Thyra- trons, bei welchen zur Vermeidung von Durchzün- dungen die Anstiegsgeschwindigkeit der positiven Sperrspannung einen bestimmten Wert nicht über schreiten darf.
Nun können bei Stromrichtern mit einem hohen Aussteuerungsgrad, vor allem aber bei Stromrich tern im Wechselrichierbetrieb, im Zeitbereich der positiven Sperrspannung der Ventile an diesen sehr höhe Spannungsanstiege vorkommen. In höherem Masse gefährdet sind, wie verständlich erscheint, die Ventile bei Stromrichtern in der Brückenschaltung.
Wie eine nähere Betrachtung zeigt, erfolgen der artige Spannungssprünge jeweils an einem durch die Steuerung gesperrt gehaltenen Ventil eines Zweiges der Brückenschaltung immer dann, wenn in zwei anderen Zweigen der dem ersten Zweig nicht zuge hörigen Brückenhälfte der Brückenschaltung eine Kommutierung zweier Ventile einsetzt.
Diese Erkenntnis macht sich die Erfindung zu nutze und zwar durch diele Zwischenschaltung von Drosselspulen, die so angeordnet sind, dass durdh die darin induzierten Spannungen die vorgenannten Spannungssprünge herabgesetzt werden:.
Die Erfindung sieht eine Anordnung von Dros- se-Ispulen für Stromrichter in Brückenschaltung vor, bei welcher die nach der Art von Stromteilerdrosseln mit je einer Mittelanzapfung versehenen Drosselspu len:
in die Brückenzweige des Stromrichters so ein geschaltet sind, dass die Wechselstromzuleitung des jeweiligen. Brückenzweiges über die Mittelanzapfung der zugehörigen Drosselspule erfolgt, während die beiden äusseren Wicklungsenden der Drosselspule reit den Ventilen :des Brückenzweiges verbunden sind.
Einige Beispiele für .die Anordnung der Drossel spulen nach der Erfindung .sind: in Fig. 1-4 darge stellt und hinsichtlich ihrer Funktion durch eine Kur vendarstellung erläutert.
In Fig. 1 ist als Schaltungsbeispiel deines Strom- richters mit Drosselspulen nach der Erfindung eine DreiphasentBrückenschaltungdargestellt. Die Spei sung des Stromrichters erfolgt über .denn Transforma tor 1, dessen Primärwicklung mit den: Phasenbezeich nungen R, S, T an ein Drehstromnetz angeschlossen ist.
In den Brückenzweigen liegen die sechs Ventile 2, 4, 6 und 3, 5, 7, die als steuerbare Halbleiter ventile nach der Art von Silizium-Thyratrons ausge bildet sind. Die Gleichstrombelastung besteht bei spielsweise aus einer Induktivität 8 und einem ohm- schen Widerstand 9.
Die Verbindung der Sekundär wicklung des Transformators mit den Brückenzwei- gen erfolgt nun erfindüngsgemäss ,nicht direkt, son dern über drei Dosselspulen 10, 11, 12, welche nach der Art von Stromteüerdrosseln mit je einer Mittel a:nzapfung versehen sind.
Diese Mittelanzapfung je der Drosselspule ist mit dem zugehörigen Wick lungsende der Sekundärwicklung des Transformators 1 verbunden, während die beiden äusseren Wick- lungsenden der Drosselspule an die Ventile des zu gehörigen Brückenzweiges angeschlossen sind.
Die Drosselspulen sind ihrer Funktion nach keine Stromteilerdrosseln, da von den beiden. Wicklungs- hälften immer nur jeweils eine stromführend ist.
Dies wird aus den weiteren Erläuterungen der Funktion der Drosselspulen verständlich, wozu die Kurvendarstellung in Fig. 2 .dienen soll. Darin sind untereinander die sekundären Wechselspannungen des Transformators, einige Ventilströme und die Sperrspannung eines Ventiles in ihrem zeitlichen Verlauf wiedergegeben.
Dabei ist angenommen, dass der Stromrichter im Wechselrichterbetrieb ausge steuert ist, so dass die Sperrspannung überwiegend positiv ist. Die drei Wechselspannungen sind mit <B><I>UR,</I></B> a'" uT bezeichnet. Von den Ventilströmen sind zwei aufeinanderfolgende Ströme i,;
und i7 der rech ten Brückenhälfte und zwei aufeinanderfolgende Ströme i, und i" der linken Brückenhälfte in. Fig. 1 dargestellt. Ausserdem isst die Speerspannung u\, @; des Ventiles 6 teilweise wiedergegeben.
Die Zündung der Ventile erfolgt mit dem Vor- eilwinkel ö, welchem die Zündverzögerung a. enit- spricht. Die in Fi.g. 2 eingetragenen Winkel markie ren. die Zündung des Ventiles 7, welches das Ventil 5 ablöst, während das Ventil 2 stromführend ist.
Die Sperrspannung u" ,; , welche nach der Ab lösung des Ventils 6 durch das Ventil 2 einsetzt, ist gegeben durch bestimmte Kombinationen der Wechselspannungen, wobei je nach Stromfluss der Ventile verschiedene Zeitabschnitte zu unterscheiden sind. Im Anfang ist die Sperrspannung gleich der Spannungsdifferenz 1"1'-UR. Dies. ändert sich mit dem Zündeinsatz des Ventils 7.
Während der Kommu- tierungsdauer der Ventile 5 und 7 ist nämlich
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Nach der Kommutierung geht die Sperrspannung wieder sprunghaft zurück. Hier ist von Wichtigkeit, dass die Sperrspannung zu Beginn der Kommutie- rung sprunghaft ansteigt.
Der mit a gekennzeichnete Spannungssprung zu Beginn der Kommutierung isst wegen seiner Steilheit für das gesperrte Silizium-Thyratron 6 sehr schädlich und ist daher auf ein unschädliches Mass herabzu setzen.
Dies geschieht durch die Drosselspule nach der Erfindung, welche in der obigen Betrachtung noch nicht einbezogen gewesen ist. Durch den in der einen Wicklungshälfte der Drossel einsetzenden Ventil strom, im vorliegenden Falle :des Ventilstromes 17, wird in beiden Wicklungen, also auch in der mit :dem Ventil 6 in Verbindung stehenden Wicklungshälfte, eine Spannung induziert, welche .dem genannten Spannu.ngssp:
rung entgegengerichtet ist. Infolgedessen wird dieser auf den kleineren, mit b bezeichneten Wert herabgesetzt.
Die Drosselspule nach der Erfindung ist hins:ic'ht- lich ihrer Anwendung nicht an ;das :eben besehrie- bene Schaltungsbeispiel gebunden.
Ein Beispiel einer gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 erweiterten Brückenschaltung ist in Fig. 3 dargestellt.
Sie ist eine der möglichen Schaltungen eines sogenannten Umkehrstromrichters, der als Gleiöhrichter für bei derlei Stromrichtung des Glaichstromes oder als Um richter zur Umwandlung von Drehstrom in Einpha- senwechselstrom verwendet werden kann.
Der Strom richter besitzt je Ventilzweig zwei antiparallel ge schaltete Ventile. Die genannten Drosselspulen sind wie in der Schaltung nach Fig. 1 zwischen je zwei Ventilzweigen angeschlossen, wobei die Wechsel- stromzuleitunb n mit den Mittelanzapfu.ngen der Drosseln verbunden sind.
Eine Abwandlung dieser Schaltung zeigt Fig. 4: Sie unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 3 dadurch, dass die Drosselspulen jeweils in die Anti- paralleIschalltung zweier Ventile einbezogen ist.
Damit sind die Anwendungsmöglichkeiten der Drosselspule nach der Erfindung jedoch noch nicht erschöpft. Die für diese in Betracht kommenden S;tromrichterschaltungen können noch in mannigfa cher Weise abgewandelt sein.
Für die weitere Herabsetzung des Spannungs sprunges der Sperrspannungen kann es, wie noch ab- schliesse.nd bemerkt sein soll, zweckmässig sein, je dem Ventil die Kombination eines Kondiensators und: eines in Reihe geschalteten Widerstandes parallel zu schalten.
Arrangement of choke coils for converters in a bridge circuit In converters with partial modulation, the valves are known not only to be exposed to negative, but also to positive blocking voltages.
For this valve stress, experience has shown that in many cases, in addition to the instantaneous value of the voltage level, the rate of increase of the blocking voltage appearing on the valves is of decisive importance.
This applies in particular to controllable semiconductor valves, for example for silicon thyratrons, in which the rate of rise of the positive reverse voltage must not exceed a certain value in order to avoid ignitions.
In the case of converters with a high degree of modulation, but especially in the case of converters in inverter operation, very high voltage rises can occur in the time range of the positive blocking voltage of the valves. It is understandable that the valves in converters in the bridge circuit are at greater risk.
As a closer examination shows, such voltage jumps always occur at a valve of a branch of the bridge circuit that is kept locked by the controller when two valves commutate in two other branches of the bridge half of the bridge circuit that is not associated with the first branch.
The invention makes use of this knowledge through the interposition of choke coils which are arranged in such a way that the voltages induced therein reduce the aforementioned voltage jumps.
The invention provides an arrangement of choke coils for converters in a bridge circuit, in which the choke coils, each provided with a center tap in the manner of current dividing chokes:
are switched into the bridge arms of the converter in such a way that the AC feed line of the respective. Bridge branch takes place via the center tap of the associated choke coil, while the two outer winding ends of the choke coil are connected to the valves: of the bridge branch.
Some examples of .the arrangement of the choke coils according to the invention .sind: in Fig. 1-4 Darge and explained in terms of their function by a curve representation.
In Fig. 1, a three-phase bridge circuit is shown as a circuit example of your converter with choke coils according to the invention. The converter is fed via .den transformer 1, whose primary winding with the phase designations R, S, T is connected to a three-phase network.
In the bridge branches are the six valves 2, 4, 6 and 3, 5, 7, which are formed out as controllable semiconductor valves on the type of silicon thyratron. The direct current load consists, for example, of an inductance 8 and an ohmic resistor 9.
The connection of the secondary winding of the transformer to the bridge arms is now carried out according to the invention, not directly, but via three coil coils 10, 11, 12, each of which is provided with a central tap in the manner of current control chokes.
This center tap of each choke coil is connected to the associated winding end of the secondary winding of the transformer 1, while the two outer winding ends of the choke coil are connected to the valves of the associated bridge branch.
According to their function, the choke coils are not current dividing chokes, because of the two. Only one half of the winding is always live.
This can be understood from the further explanations of the function of the choke coils, for which purpose the graph in FIG. 2 is intended to serve. This shows the secondary alternating voltages of the transformer, some valve currents and the blocking voltage of a valve in their chronological sequence.
It is assumed here that the converter is controlled out in inverter operation, so that the reverse voltage is predominantly positive. The three alternating voltages are designated with <B><I>UR,</I> </B> a '"uT. Of the valve currents, two successive currents i ,;
and i7 of the right half of the bridge and two successive streams i, and i "of the left half of the bridge are shown in FIG. 1. In addition, the spur voltage u \, @;
The valves are ignited with the advance angle δ, which is the ignition delay a. enit- speaks. The in Fi.g. 2 registered angle markie ren. The ignition of the valve 7, which detaches the valve 5 while the valve 2 is live.
The blocking voltage u ",;, which sets in after the valve 6 has been replaced by the valve 2, is given by certain combinations of the alternating voltages, with different time periods depending on the current flow of the valves. In the beginning, the blocking voltage is equal to the voltage difference 1 "1'-UR. This. changes with the ignition start of valve 7.
During the commutation period of the valves 5 and 7 is namely
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After commutation, the reverse voltage drops suddenly again. It is important here that the reverse voltage increases suddenly at the beginning of the commutation.
The voltage jump marked with a at the beginning of the commutation is very damaging to the blocked silicon thyratron 6 because of its steepness and is therefore to be reduced to a harmless level.
This is done by the choke coil according to the invention, which has not yet been included in the above consideration. Due to the valve current occurring in one half of the winding of the throttle, in the present case: the valve current 17, a voltage is induced in both windings, i.e. also in the winding half connected to the valve 6, which .dem mentioned voltage voltage :
tion is the opposite. As a result, this is reduced to the smaller value labeled b.
With regard to its application, the choke coil according to the invention is not tied to the circuit example just described.
An example of a bridge circuit which is expanded compared to the circuit according to FIG. 1 is shown in FIG.
It is one of the possible circuits of a so-called reversing converter, which can be used as a floating converter for such a direction of flow or as a converter for converting three-phase current into single-phase alternating current.
The converter has two anti-parallel switched valves for each valve branch. As in the circuit according to FIG. 1, the mentioned choke coils are connected between two valve branches each, with the alternating current supply lines being connected to the center taps of the chokes.
A modification of this circuit is shown in FIG. 4: It differs from the circuit according to FIG. 3 in that the choke coils are each included in the anti-parallel circuit of two valves.
This does not, however, exhaust the possible applications of the choke coil according to the invention. The converter circuits that come into consideration for these can also be modified in many ways.
To further reduce the voltage jump of the blocking voltages, it can be useful, as should be noted, to connect a combination of a capacitor and a series-connected resistor in parallel for each valve.