DE1175354B - Schaltungsanordnung zum gleichzeitigen Betrieb von mehreren auf verschiedene Verbraucher arbeitenden und unabhaengig voneinander steuer-baren Stromrichtern - Google Patents
Schaltungsanordnung zum gleichzeitigen Betrieb von mehreren auf verschiedene Verbraucher arbeitenden und unabhaengig voneinander steuer-baren StromrichternInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
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. 8U, 9U und 8X., 9X, 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)
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,
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
österreichische Patentschrift Nr. 154 073;
Buch »Stromrichter« von M as ti und Winograd
(Gramisch), 1933, S. 153 und 154.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
409 639/167 7.64 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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BE566520D BE566520A (de) | 1957-08-06 | ||
LU35905D LU35905A1 (de) | 1957-08-06 | ||
DES54642A DE1175354B (de) | 1957-08-06 | 1957-08-06 | Schaltungsanordnung zum gleichzeitigen Betrieb von mehreren auf verschiedene Verbraucher arbeitenden und unabhaengig voneinander steuer-baren Stromrichtern |
FR1205497D FR1205497A (fr) | 1957-08-06 | 1958-04-17 | Système de circuit comportant plusieurs redresseurs de courant commandés indépendamment l'un de l'autre |
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