DE1129610B - Gleichrichteranordnung mit parallelen Zweigen - Google Patents

Description

• Gleichrichteranordnung mit parallelen Zweigen Bei Gleichrichteranordnungen mit parallelen Zweigen ist es häufig erforderlich, daß mehrere Gleichrichterelemente in Reihe geschaltet werden müssen. Bei diesen überwiegend in Brückenschaltung ausgeführten Gleichrichteranordnungen tritt nun häufig die Schwierigkeit auf, die an den Zweigen der Anordnung liegende Sperrspannung auf die in Reihe geschalteten Gleichrichterelemente des betreffenden Zweiges gleichmäßig zu verteilen. Mitunter übernimmt ein Gleichrichterelement den größten Teil der Sperrspannung, während die übrigen mit diesem Element in Reihe geschalteten Gleichrichterelemente nur verhältnismäßig schwach beansprucht werden. Auf diese Weise treten Überbeanspruchungen und Beschädigungen der überlasteten Gleichrichterelemente auf. Zur Abhilfe hat man daher bereits vorgeschlagen, statt der Reihenschaltung von Gleichrichterelementen in einem Zweig die gleiche Anzahl von Einzelgleichrichtern in Reihe zu schalten und jeden Einzelgleichrichter von einer gesonderten Wicklung des Gleichrichterumspanners zu speisen.
• In der Fig. 1 ist ein Beispiel einer solchen bekannten Schaltung wiedergegeben. Der die in der Fig. 1 dargestellte Gleichrichteranordnung speisende Gleichrichterumspanner besteht aus der Erstwicklung P sowie aus den drei Zweitwicklungen a, b und c. Die Zweitwicklungen a, b und c speisen die ihnen zugeordneten Einzelgleichrichter Gla, Glh und Gl, die jeweils aus vier Gleichrichterelementen in Brückenschaltung bestehen. Jeder Zweig der Einzelgleichrichter Gla enthält mithin lediglich ein einziges Gleichrichterelement. Diese Einzelgleichrichter GI", Glv und Gl, sind in Reihe geschaltet, so daß die gesamte Anordnung die dreifache Spannung eines Einzelgleichrichters ergibt. Man erreicht auf diese Weise eine gleichmäßige Spannungsbeanspruchung der einzelnen Gleichrichterelemente. Doch hat die in der Fig.1 dargestellte bekannte Anordnung den Nachteil, daß jede Zweitwicklung und daher auch ihre Zu- und Ableitungen für den vollen Betriebsstrom bemessen werden müssen.
• Eine weitere bekannte Gleichrichteranordnung ist in Fig.2 dargestellt. Diese Anordnung ist in Brückenschaltung geschaltet; ihre Zweige enthalten jeweils drei in Reihe geschaltete Gleichrichterelemente Gl. Zu jedem Gleichrichterelement Gl sind nun die ohmschen Widerstände R parallel geschaltet, die verhindern, daß die Sperrspannung eines Gleichrichters unzulässige Werte erreicht. Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung sind die in den Widerständen R entstehenden Verluste.
• Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Anordnungen für von einer Wechselstromquelle gespeiste Gleichrichteranordnungen mit die gleiche Anzahl von in Reihe geschalteten Gleichrichterelemente enthaltenden parallelen Zweigen vermieden. Gemäß der Erfindung werden die in Reihe geschalteten Gleichrichterelemente paralleler Zweige durch Querverbindungen mit zusätzlichen Wicklungen verbunden, in denen eine gleichmäßige Potentialverteilung zwischen den Gleichrichterelementen gewährleistende Spannungen induziert werden.
• Zur Erläuterung sind in den Fig. 3 und 4 Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebildeten Gleichrichteranordnungen wiedergegeben.
• In der Fig. 3 ist eine Gleichrichteranordnung in Brückenschaltung wiedergegeben, die aus vier Zweigen besteht. Jeder Zweig dieser Brückenschaltung enthält drei in Reihe geschaltete Gleichrichterelemente. Der eine Zweig besteht aus den in Reihe geschalteten Gleichrichterelementen Glt bis Gl3. Parallel zu diesem Zweig liegt der die Gleichrichterelemente G14 bis Gl. enthaltende Zweig. Die beiden anderen Zweige der Gleichrichteranordnung enthalten die Gleichrichterelemente Gh bis Gll.. Im Diagonalzweig der Brückenschaltung wird eine Wechselspannung mit Hilfe des Gleichrichterumspanners Tr eingespeist. Die in Reihe geschalteten Gleichrichterelemente paralleler Zweige sind durch Querverbindungen mit den zusätzlichen Wicklungen W1 bis W4 verbunden. Diese zusätzlichen Wicklungen sind derart bemessen, daß die in ihnen induzierten Spannungen in dem Maße abnehmen, in dem sich die angeschlossenen Gleichrichterelemente dem positiven oder dem negativen Pol der Gleichrichteranordnung nähern. Auf diese Weise wird erreicht, daß die an den Zweigen der Gleichrichteranordnung liegende Sperrspannung gleichmäßig auf die einzelnen Gleichrichterelemente der Zweige verteilt wird.
• Zur näheren Erläuterung ist in der Fig.3 die Potentialverteilung in einem bestimmten Augenblick eingetragen. Es sei angenommen, daß in der Zweitwicklung des Gleichrichterumspanners Tr gerade der Höchstwert der Spannung von 300 V induziert wird. Die Spannung sei dabei so gerichtet, daß der Stromkreis über die Gleichrichterelemente G13, Gl. und GI" den nicht dargestellten Gleichstromverbraucher und die Gleichrichterelemente G112, Glll und Gllo geschlossen ist. Vernachlässigt man den Spannungsabfall in den stromdurchflossenen Gleichrichterelementen, so haben die Gleichrichterelemente Gho bis Gll, das Potential 0, während die Gleichrichterelemente Gll bis Gl. das Potential -I-300 aufweisen. Die zusätzlichen Wicklungen W1 bis W4 sind nun so bemessen, daß in den Wicklungen W1 und W4 eine Spannung von 100 V und in den Wicklungen W2 und W3 eine Spannung von 200 V induziert wird. Infolge der gewählten Schaltung fließt in diesen zusätzlichen Wicklungen kein Strom, so daß die in den zusätzlichen Wicklungen induzierten Spannungen folgende Potentialverteilung an den stromundurchlässigen Gleichrichterelementen zur Folge haben:

  Punkte zwischen den Potential

  Gleichrichterelementen

  G14 und Gl5 . . . . . . . . . . . . . . . . . +200

  Gh und Gls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +i00

  Gl7 und Gl& . .. .. . .. . .. . . .. .. .. . +200

  Gl. und Glfl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +l00

  Durch die zusätzlichen Wicklungen W1 bis W4 wird also eine gleichmäßige Potentialverteilung zwischen den in Reihe geschalteten Gleichrichterelementen paralleler Zweige gewährleistet. Da die zusätzlichen Wicklungen stromlos sind, können sie sehr kleine Abmessungen erhalten und erfordern mithin keinen ins Gewicht fallenden Aufwand. Die zusätzlichen Wicklungen W1 bis W4 können zusätzlich auf dem Gleichrichterumspanner Tr untergebracht werden. Sie können aber auch auf einem gesonderten Umspanner angeordnet werden, dessen Erstwicklung dann phasengleich mit der die Gleichrichteranordnung speisenden Wechselstromquelle gespeist wird.
• In der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Gleichrichteranordnung in mehrphasiger Brückenschaltung wiedergegeben, bei der jeder Zweig wiederum drei in Reihe geschaltete Gleichrichterelemente enthält. In gleicher Weise wie bei der einphasigen Brückenschaltung der Fig.3 sind hierbei die Gleichrichterelemente durch Querverbindungen miteinander verbunden, in denen sich die zusätzlichen Wicklungen W1 bis W4, W1' bis W4' und W1" bis W4" befinden. Diese zusätzlichen Wicklungen sind miteinander verkettet. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind sie in Dreieck geschaltet, sie können aber auch, wie es bei den Wicklungen des Gleichrichterumspanners Tr der Fig. 4 vorgesehen ist, in Stern geschaltet werden.
• In den Ausführungsbeispielen der Fig.3 und 4 sind Gleichrichteranordnungen in Brückenschaltung dargestellt. Die Erfindung kann aber auch bei Gleichrichteranordnungen in Mittelpunktschaltung angewendet werden, die parallele Zweige mit in Reihe geschalteten Gleichrichterelementen enthalten.
• Bei gemäß der Erfindung ausgebildeten Gleichrichteranordnungen können beliebig viele Gleichrichterelemente in Reihe geschaltet werden; dennoch ist jedes Gleichrichterelement den gleichen Spannungsbeanspruchungen unterworfen. Als Gleichrichterelemente können sowohl Trockengleichrichterelemente, beispielsweise auf Selen- oder Siliziumgrundlage, als auch einanodige Gefäßgleichrichter verwendet werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Von einer Wechselstromquelle gespeiste Gleichrichteranordnung, vorzugsweise in Brükkenschaltung, mit die gleiche Anzahl von in Reihe geschalteten Gleichrichterelementen enthaltenden parallelen Zweigen, dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihe geschalteten Gleichrichterelemente paralleler Zweige durch Querverbindungen mit zusätzlichen Wicklungen verbunden sind, in denen eine gleichmäßige Potentialverteilung zwischen den Gleichrichterelementen gewährleistende Spannungen induziert werden.
2. 2. Von einem Gleichrichterumspanner gespeiste Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Wicklungen auf dem Gleichrichterumspanner angeordnet sind und durch die Erstwicklung des Gleichrichterumspanners induziert werden.
3. 3. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Wicklungen auf einem gesonderten Umspanner angeordnet sind und daß die Erstwicklung dieses Umspanners phasengleich von der Wechselstromquelle gespeist wird.
4. 4. Mehrphasige Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verkettung der zusätzlichen Wicklungen.