DE1175354B - Schaltungsanordnung zum gleichzeitigen Betrieb von mehreren auf verschiedene Verbraucher arbeitenden und unabhaengig voneinander steuer-baren Stromrichtern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 m;

H02n Deutsche Kl.: 21 d2-12/03

Nummer: 1175 354

Aktenzeichen: S 54642 VIII b / 21 d2

Anmeldetag: 6. August 1957

Auslegetag: 6. August 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum gleichzeitigen Betrieb von mehreren auf verschiedene Verbraucher arbeitenden und unabhängig voneinander steuerbaren Stromrichtern mit gittergesteuerten Gefäßen, deren Anoden über je eine zusätzliche Induktivität an eine gemeinsame Sekundärwicklung eines Stromrichtertransformators angeschlossen sind. Gittergesteuerte Stromrichter werden wegen ihrer leichten und mit geringem Leistungsaufwand verbundenen Steuerfähigkeit gern dazu verwendet, Verbraucher mit einer zeitlich veränderlichen elektrischen Leistung zu speisen, insbesondere Regelantriebe, deren Drehzahl selbsttätig geregelt wird. Hierbei wird gewöhnlich jeder Stromrichter von einem eigenen Stromrichtertransformator gespeist. Würde man nämlich mehrere Stromrichter an einem gemeinsamen Transformator anschließen, so würde der Spannungsabfall, der von einem Stromrichter während der Kommutierung an den gemeinsamen Kommutierungsreaktanzen hervorgerufen wird, sich auch auf die Anodenspannungen der anderen, an den gleichen Transformator angeschlossenen Stromrichter auswirken und so die Leistungsaufnahme der angeschlossenen Verbraucher bzw. ihr Drehzahlverhalten störend beeinflussen. Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, diese störende Beeinflussung abzuschwächen oder ganz zu beseitigen und dadurch die einander parallel geschalteten Stromrichtersysteme zu entkoppeln.

Ein bekannter Weg zur Lösung dieser Aufgabe sieht vor, für jeden Stromverbraucher eine besondere Sekundärwicklung am Transformator vorzusehen. Diese Maßnahme erfordert jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand. Ein anderes Mittel zur Beseitigung der gegenseitigen Beeinflussungen, die beim Betrieb mehrerer Verbraucher auftreten, besteht darin, daß zwar nur eine Sekundärwicklung am Transformator beibehalten wird, daß jedoch zwischen diese Wicklung und die einzelnen Stromrichter Anodendrosselspulen geschaltet werden. Während der Kommutierung eines der angeschlossenen Stromrichter teilt sich der Kommutierungsspannungsabfall im Verhältnis der Phaseninduktivität der angeschlossenen Transformatorwicklung zur Induktivität der vorgeschalteten Anodendrossel auf. Dadurch wird der Einbruch in der Anodenspannung der übrigen Stromrichter in der Höhe vermindert. Diese Maßnahme ist wirksam, solange die angeschlossenen Verbraucher annähernd gleichsinnig gesteuert werden.

Es ist ferner bekannt, den Parallelbetrieb von Gasentladungsventilen mit ungleicher Zündspannung, Schaltungsanordnung zum gleichzeitigen Betrieb von mehreren auf verschiedene Verbraucher arbeitenden und unabhängig voneinander steuerbaren Stromrichtern

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Franz Wesselak, Erlangen

die einen gemeinsamen Verbraucher speisen, dadurch zu ermöglichen, daß den Ventilen je eine Wicklung vorgeschaltet wird, die auf einem gemeinsamen magnetischen Kreis angeordnet sind. Im Falle der vorzeitigen Zündung einer der Entladungsstrecken induziert die vorgeschaltete Wicklung einen Spannungsstoß in den anderen Wicklungen, so daß die Zündspannung der parallelen Entladungsstrecken mit Sicherheit erreicht wird und diese ebenfalls zünden. Die Wicklungen wirken somit als Kopplungstransformator.

Die Erfindung macht Gebrauch von der magnetischen Verkettung der zusätzlichen Induktivitäten. Die Erfindung besteht darin, daß die zusätzlichen Induktivitäten derselben Phase durch Anordnung auf einem gemeinsamen Magnetkreis als Wicklungen eines Entkopplungstransformators für die angeschlossenen Stromrichter ausgebildet sind und ihre Induktivität jeweils so bemessen ist, daß die Spannung an einer Wicklung während der Kommutierung des angeschlossenen Stromrichters in jeder der übrigen Wicklungen eine Spannung induziert, welche der Spannung an der Kommutierungsinduktivität der angeschlossenen Phase entgegengerichtet und annähernd gleich oder größer ist.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt als einfachstes Beispiel ein zweiphasiges Schaltschema zweier stromrichtergespeister Antriebe;

F i g. 2 bis 4 enthalten schematische Darstellungen von Entkopplungstransformatoren für verschiedene Phasenzahlen bzw. verschiedene Anzahl der parallel geschalteten Stromrichteranordnungen.

409 639/167

Nach F i g. 1 sind an eine Sekundärwicklung 2 eines Einphasentransformators zwei Stromrichteranordnungen mit den Gefäßen 11 und 21 bzw. 12 und 22 in Mittelpunktschaltung angeschlossen. In den Mittelzweigen befinden sich die Antriebsmotoren 10 bzw. 20 und die Glättungsdrosseln 15 bzw. 25. Die gleichphasigen Gefäße 11 und 21 der beiden Stromrichtersysteme sind über Wicklungen 13 bzw. 23, welche sich auf einem gemeinsamen, mit Luftspalt versehenen Eisenkern 3 befinden und einen Entkopplungstransformator darstellen, am oberen Ende der Transformatorwicklung 2 angeschlossen. Am unteren Ende sind die Gefäße 12 und 22 in gleicher Weise über Wicklungen 14 bzw. 24 eines Entkopplungstransformators mit dem Eisenkern 4 angeschlossen. Jede der Wicklungen 13, 23, 14, 24 ist so bemessen, daß in ihr während der Kommutierung der zugehörigen Stromrichteranordnung eine gleich hohe Spannung induziert wird wie an der Kommutierungsreaktanz des Gleichrichtertransformators. Dieselbe ao Spannung wird dann auch in denjenigen Wicklungen der Entkopplungstransformatoren, an welche die Gefäße des anderen Stromrichtersystems angeschlossen sind, hervorgerufen, hier jedoch im entgegengesetzten Sinn, so daß sie den durch die Kommutierung des einen Stromrichtersystems hervorgerufenen Spannungsabfall an den gemeinsamen Kommutierungsreaktanzen für das andere System vermindert bzw. gerade aufhebt. Letzteres gilt bei der angegebenen Bemessung genau, solange die Induktion im Eisen der Entkopplungstransformatoren im gradlinigen Bereich der Magnetisierungskurve liegt. Diese Bedingung ist praktisch befriedigend erfüllt, wenn die Drosseln so ausgelegt sind, daß ein maximaler Wert der Induktion von 10 000 Gauß nicht wesentlich überschritten wird.

F i g. 2 zeigt einen Entkopplungstransformator für zwei parallel geschaltete dreiphasige Stromrichter. Hier sind die Transformatorwicklungen aller drei Phasen auf einem gemeinsamen dreischenkligen Kern 7 angebracht. An die Wicklungen Su, 5 v, Sw sind die Anoden des einen Stromrichtersystems, an die Wicklungen 6 u, 6 v, 6 w die Anoden des anderen Stromrichtersystems anzuschließen. Die Phasenanschlüsse U, V, W des Gleichrichtertransformators sind mit den gemeinsamen Anschlußpunkten der jeweils auf einem Schenkel des Kernes 7 befindlichen Wicklungen des Entkopplungstransformators verbunden.

Eine entsprechende Ausführung eines Entkopplungstransformators mit einem Dreischenkelkern 7 a für sechsphasige Mittelpunktschaltungen ist in F i g. 3 dargestellt. Hier sind nicht nur die Klemmen U, V, W des Gleichrichtertransformators, sondern auch die Klemmen X, Y, Z desselben mit den gemeinsamen Anschlußpunkten der Transformatorwicklungspaare verbunden. Die Wicklungen für das eine Stromrichtersystem sind mit 8 und den entsprechenden Indizes, die Wicklungen für das andere Stromrichtersystem mit 9 und den entsprechenden Indizes bezeichnet.

Für drei parallel geschaltete Stromrichteranordnungen ist in F i g. 4 eine vorteilhafte Ausführungsform eines Entkopplungstransformators für eine Phase dargestellt. Hier sind die Wicklungen, welche zu verschiedenen Stromrichtern, jedoch zu der gleichen Phase gehören, auf einem Dreischenkelkern 16 angebracht. Zur Vermeidung von Gleichflußkomponenten ist jede Wicklung unterteilt in drei Teile 17 a, 17 b, 17 c bzw. 18 a, 18/?, 18 c bzw. 19 a, 19 b, 19 c, welche auf verschiedenen Schenkeln untergebracht sind. Dabei umfassen die Teile mit dem Index α jeweils die Hälfte und die beiden anderen Teile je ein Viertel der Gesamtwindungszahl. Für drei parallele Stromrichter ist der Entkopplungstransformator so auszulegen, daß die Induktivität einer ganzen Wicklung gleich der doppelten gemeinsamen Kommutierungsinduktivität einer Phase ist. Für jede Phase ist ein solcher Entkopplungstransformator, wie in F i g. 4 dargestellt, vorzusehen.

Entsprechend den vorbeschriebenen Beispielen kann die Erfindung auch zwecks Anwendung auf mehr als drei parallele Stromrichtersysteme weiter ausgestaltet werden.

Die Entkopplungstransformatoren können auch überdimensioniert werden, so daß die von ihnen hervorgerufene Spannungserhöhung der nicht kommutierenden Stromrichter größer ist als die durch den kommutierenden Stromrichter hervorgerufene Spannungssenkung. Auf diese Weise kann auch der im gemeinsamen Schaltungsteil verursachte ohmsche Spannungsverlust oder mindestens ein Teil davon im zeitlichen Mittel ausgeglichen werden, so daß jede der zueinander parallel geschalteten Stromrichtereinheiten im Betrieb vollkommen unabhängig ist von der jeweiligen Belastung und Aussteuerung der übrigen Einheiten.

In der Anordnung nach Fig. 1 kann statt der Eisenkerne 3 und 4 ein gemeinsamer Kern für die beiden Wicklungspaare 13, 23 und 14, 24 vorgesehen sein; es ist nämlich allgemein, wie auch aus F i g. 3 hervorgeht, in Anordnungen mit gerader Phasenzahl zulässig, jeweils diejenigen Gruppen von Entkopplungswicklungen, welche zu um 180° gegeneinander versetzt arbeitenden Phasen gehören, mit einem gemeinsamen Magnetkreis zu verketten.

Die Anordnung auf einem gemeinsamen dreischenkligen Kern ist nach dem Beispiel der F i g. 2 und 3 in Anordnungen mit durch 3 teilbarer Phasenzahl für diejenigen Gruppen von Entkopplungswicklungen zulässig, welche zu um je 120° versetzt arbeitenden Phasen gehören.

Umgekehrt kann statt der Anordnung nach F i g. 2 eine solche mit drei getrennten Kernen für die einzelnen Wicklungspaare gewählt werden, ebenso statt der Anordnung nach F i g. 4 eine solche mit je einem besonderen Kern für jeweils zwei Wicklungspaare, z. B. 8_U, 9_U und 8_X., 9_X, die gemäß Fi g. 3 auf ein und demselben Schenkel liegen. Natürlich kann die Anordnung nach Fig. 3 auch durch eine solche mit zwei Dreischenkelkernen ersetzt werden, von denen der eine die Wicklungspaare mit den Indizes u, v, w, der andere die Wicklungspaare mit den Indizes x, y, ζ trägt. Schließlich kann die Anordnung nach F i g. 3 auch in eine solche mit sechs Einzelkernen aufgelöst werden, wobei wie in F i g. 1 für jedes Wicklungspaar, z. B. 8„, 9„, ein besonderer Kern vorgesehen ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum gleichzeitigen Betrieb von mehreren auf verschiedene Verbraucher arbeitenden und unabhängig voneinander steuerbaren Stromrichtern mit gittergesteuerten Gefäßen, deren Anoden über je eine zusätzliche

Induktivität an eine gemeinsame Sekundärwicklung eines Stromrichtertransformators angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Induktivitäten derselben Phase durch Anordnung auf einem gemeinsamen Magnetkreis als Wicklungen eines Entkopplungstransformators für die angeschlossenen Stromrichter ausgebildet sind, und ihre Induktivität jeweils so bemessen ist, daß die Spannung an einer Wicklung während der Kommutierung des angeschlossenen Stromrichters in jeder der übrigen Wicklungen eine Spannung induziert, welche der Spannung an der Kommutierungsinduktivität der angeschlossenen Phase entgegengerichtet und annähernd gleich oder größer ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit gerader Phasenzahl, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils diejenigen Gruppen von Entkopplungswicklungen, welche zu um 180° gegeneinander versetzt arbeitenden Phasen gehören, mit einem gemeinsamen Magnetkreis verkettet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Entkopplungstransformator hervorgerufene Spannungserhöhung der nicht kommutierenden Stromrichter größer ist als die durch die Kommutierung hervorgerufene Spannungssenkung und dadurch über diese hinaus auch mindestens einen Teil des im gemeinsamen Schaltungsteil verursachten ohmschen Spannungsverlustes im zeitlichen Mittel ausgleicht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 592 349, 603 565,

957, 646 783, 662 351, 681 063, 693 777;
österreichische Patentschrift Nr. 154 073;
Buch »Stromrichter« von M as ti und Winograd

(Gramisch), 1933, S. 153 und 154.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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