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Stromrichteranordnung mit Halbleiterventilen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Stromrichteranordnung mit Halbleiterventilen, insbesondere solchen
auf der Basis eines Halbleiters aus Germanium oder Silizium, so daß die einzelnen
Gleichrichterelemente bereits an sich in der Lage sind, relativ hohe Ströme zu führen,
wobei je Ventilanordnung des Stromrichters mehrere parallele Zweige mit Ventilen
zwischen den Anschlüssen der Ventilanordnung benutzt sind. Die einzelne Ventilanordnung
kann dabei in einer Phasenleitung oder in einem Zweig einer Gleichrichterbrückenschaltung
der Stromrichteranlage liegen. Für solche Anordnungen ist es wichtig, daß die einzelnen
parallelen Zweige anteilig an dem gesamten über die Ventilanordnung fließenden Strom
gleiche Ströme führen. An sich ist es bereits für Stromrichteranlagen mit Metalldampf-
bzw. Gasentladungsgefäßen bekannt, sogenannte Anodendrosseln zu benutzen, so daß
die Leitung über das einzelne Ventil eine auf einem Eisenkern angeordnete Wicklung
enthält und wobei die Eisenkerne in den Leitungen der verschiedenen parallel arbeitenden
Ventile je eine zusätzliche Wicklung tragen, die für alle Kerne in einem gemeinsamen
geschlossenen Stromkreis liegen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige anteilige
Stromaufteilung des gesamten über die Ventilanordnung fließenden Stromes auf die
einzelnen Ventile erzwungen. Bei solchen Stromrichteranordnungen, die mit Ventilen
auf der Basis einer Metalldampf- bzw. Gasentladung arbeiten, müssen diese Anodendrosseln
für einen relativ hohen Spannungswert bemessen werden, der durch die Eigenschaften
der Gasentladungsventile bestimmt ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anwendung dieses grundsätzlichen
Prinzips der Anodendrosseln bei einer Stromrichteranordnung mit Halbleiterventilen,
wobei je Ventilanordnung zwischen deren Anschlüssen mehrere parallele Zweige mit
Ventilen vorhanden sind. Die Erfindung besteht darin, daß die über die einzelnen
Ventile führenden parallelen Leitungen gleichzeitig Wicklungen bilden oder enthalten,
welche durch je einen Kanal je Wicklung desselben gemeinsamen Eisenkernes hindurchgeführt
sind, und wobei jedem dieser zu einem Ventil führenden Leiter mindestens eine gesonderte
Ausgleichswicklung in einem Ausgleichsstromkreis zugeordnet ist. Im Rahmen der Erfindung
kann entsprechend der bei mehreren Eisenkernen bekannten Lösung ein einziger Stromkreis
benutzt werden, der die Verkopplungswicklungen aller parallelen Zweige in Reihenschaltung
enthält. Statt dessen kann jedoch auch ein solcher Aufbau gewählt werden, daß je
zwei im Eisenkern benachbarte, über Ventile führende Leitungen über je einen Stromkreis
aus nur zwei Wicklungen miteinander verkoppelt sind. Im letzteren Fall enthält jeder
Durchgangskanal dann drei Wicklungen, von denen die eine durch den über das Ventil
führenden Leiter gebildet wird, während die anderen beiden Wicklungen die Verkopplungswicklungen
zu den benachbarten, über die anderen beiden Ventile führenden Leitungen sind.
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Eine solche Anordnung hat gegenüber der bekannten Lösung mit getrennten
Einzelkernen den technischen Vorzug, daß der in dem gemeinsamen Eisenkern zwischen
je zwei benachbarten, über Ventile führenden Leitungen vorhandene Eisenquerschnitt
nur halb so groß zu sein braucht, wie es an sich bei Anwendung von Einzelkernen
der Fall ist. Außerdem unterscheidet sich die Anordnung nach der Erfindung von den
für Metalldampfentladungsgefäße bekannten Stromteilerdrosseln insofern, als es ausreichend
ist, statt einer Wicklung aus einer Vielzahl von Windungen auf dem Eisenkern gegebenenfalls
nur jeweils einen durchgehenden, den Strom des einzelnen Ventils führenden Leiter
zu benutzen. Es kommt bei einer Anordnung mit Halbleiterventilen nur darauf an,
eine relativ kleine Spannung entsprechend einem Bruchteil des Durchlaßspannungsabfalles
des einzelnen Halbleiterventils je Parallelzweig für die Erzwingung der Führung
des gleichen Stromanteiles in dem einzelnen über ein Ventil führenden Leiter zu
erzeugen.
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Zur näheren Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele wird nunmehr
auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen.
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In den beiden einander entsprechenden Rissen nach den Fig. 1 und 2
bezeichnet 1 einen geblätterten Eisenkern,
der mit einer der Anzahl
der Ventilleitungen je Ventilanordnung entsprechenden Anzahl von Durchgangskanälen
2 bis 5 für die Wicklungen versehen ist. 6 und 7 bezeichnen die Anschlüsse der Ventilanordnung.
Zwischen mit diesen verbundenen Sammelschienen 8 und 9 erstrecken sich die gestreckten
Leiter 10 bis 13, welche die Ventile 14 bis 17 enthalten, so daß also zwischen den
Anschlüssen 6 und 7 vier parallele Zweige mit je einem Ventil enthalten sind. Die
Leiter 10 bis 13 sind durch die Kanäle 2 bis 5 hindurchgeführt, wie aus der Fig.
2 zu entnehmen ist. Außerdem sind durch diese Kanäle 2 bis 5 noch Leiter 18 bis
21 hindurchgeführt, die über Zwischenleitungen 22 bis 28 einen geschlossenen Stromkreis
bilden. Durch diesen geschlossenen Stromkreis fließt ein Strom, der dem Mittelwert
der Ströme über die vier Ventile 14 bis 17 entspricht. Durch die Leiter 18 bis 21
als Wicklungen werden magnetische Durchflutungen an dem Eisenkern 1 hervorgerufen,
denen jeweils die von den über die Leitungen 10 bis 13 fließenden Ventilströmen
hervorgerufenen Durchflutun-Qeit entgegenwirken. Weicht einer der Ventilströme in
seiner Größe von dem Mittelwert der Ventilströme ab, so entsteht um den betreffenden
Kanal herum ein magnetisches Feld, das in demjenigen Leiter, welcher diesen Ventilstrom
führt, eine Spannung induziert. Diese Spannung ist so gerichtet, daß dadurch die
Differenz der Durchflutungen, welche von den durch diesen Kanal hindurchgeführten
Wicklungen erzeugt werden, vermindert und somit der genannte Ventilstrom dem Mittelwert
der Ventilströme angeglichen wird. Die Hilfswicklungen 18 bis 21 sind in
dem Ausführungsbeispiel mit nur einem einzigen Leiter in jedem Kanal, also mit nur
einer Windung dargestellt. Es können jedoch im Rahmen der Erfindung auch mehrere
Windungen benutzt werden, wobei dann der Strom in den Verbindungsleitungen zwischen
den Wicklungen eine entsprechende Verkleinerung erfährt. Als Windungszahl für diejenige
Wicklung, welche den Ventilstrom führt, wird vorzugsweise nur eine Windung benutzt,
so daß für diese nur ein durchgehender gestreckter Leiter erforderlich ist. Es liegt
jedoch im Rahmen der Erfindung, auch gegebenenfalls die über das einzelne Ventil
führende Leitung an den Eisenkern mit mehreren Windungen auszubilden.
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In den Fig.3 und 4 ist in zwei entsprechenden Rissen noch ein anderes
Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung gezeigt. Soweit in diesem Ausführungsbeispiel
wieder die gleichen Schaltungsteile vorhanden sind wie in dem Ausführungsbeispiel
nach den Fig. 1 und 2, sind für eine einfachere übersieht über den Zusammenhang
der beiden Ausführungsbeispiele für die gleichartigen Schaltungsteile unmittelbar
die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden. Diese Aufbauform nach den Fig. 3
und 4 unterscheidet sich dadurch von derjenigen nach den Fig. 1 und 2, daß nicht
ein einziger Ausgleichsstromkreis für alle parallelen Zweige der Ventilanordnung
benutzt ist, sondern daß Ausgleichswicklungen benutzt sind, die nur jeweils zwei
benachbarte Ventilleitungen miteinander verkoppeln. Während bei der Ausführung der-Ausgleichswicklungen
mit je einer Windung in jedem der Durchgangskanäle 2 bis 5 nach den Fig. 1 und 2
außer dem über das einzelne Ventil führenden Leiter nur noch der eine Leiter der
Ausgleichswicklung des einzigen Ausgleichsstromkreises vorhanden ist, sind bei dem
Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 jeweils in jedem der Durchgangskanäle
2 bis 5 zwei solche Leiter für je einen der Ausgleichsstromkreise vorhanden, welche
zwei benachbarte über Ventile führende Leiter miteinander verkoppeln. So enthalten
die Kanäle 2 und 3 außer den über die Ventile 14 bzw. 15 führenden Leitungen
10
bzw. 11 noch jeweils die beiden Leiter 29 und 30 bzw. 31 und 32. Die beiden
Leitet 30 und 31 sind z. B. über äußere Verbindungsleitungen 33 und 34 über Kreuz
miteinander verbunden, so daß die Leiter 30, 33, 34 und 31 für sich einen geschlossenen
Stromkreis bzw. ein zwei benachbarten Ventilleitungen zugeordnetes Ausgleichssystem
bilden. Die Leiter 29 bzw. 32 gehören wieder je einem solchen Ausgleichssystem an,
welche je zwei anderen benachbarten über die Ventile 14 bzw. 17 führenden
Leitungen 10 bzw. 13 zugeordnet sind.