DE1180047B

DE1180047B - Rectifier bridge circuit with an even number of transformer phases

Info

Publication number: DE1180047B
Application number: DEL34194A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Kettner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1959-09-11
Filing date: 1959-09-11
Publication date: 1964-10-22
Also published as: CH378986A

Description

Gleichrichterbrückenschaltung mit einer geraden Phasenzahl des Transformators In der Gleichrichtertechnik kommen immer mehr die Halbleitergleichrichter zum Einsatz. Besonders die aus Gleichrichter-Einzelventilen bestehende Brückenschaltung zeigt gegenüber einem mehranodigem Quecksilbergefäß mit einer Gesamtkathode große Vorteile. Der innere Kurzschluß eines einzelnen Halbleiterventils läßt noch keinen Gleichstromkurzschluß in der Schaltungsanlage zu, da eine Gleichrichterbrückenschaltung für jede Phase der Sekundärwicklung des Transformators mindestens zwei in Reihe geschaltete Gleichrichterventile .erfordert. Dieser Vorteil der Gleichrichterbrückenschaltung mit Halbleiterventilen wirkt sich besonders günstig im Parallelbetrieb mit anderen Stromerzeugern aus. Bei einer 3phasigen Gleichrichterbrückenschaltung kann in vorteilhafter Weise ein in seinen Abmessungen relativ kleiner, normaler Drehstromtransformator mit einer Leistungsaufnahme von nur 5% über der Gleichstromleistung verwendet werden.Rectifier bridge circuit with an even number of transformer phases Semiconductor rectifiers are being used more and more in rectifier technology. The bridge circuit consisting of individual rectifier valves is particularly evident great advantages over a multi-anode mercury vessel with a total cathode. The internal short circuit of a single semiconductor valve does not allow a direct current short circuit in the switchgear, there is a rectifier bridge circuit for each phase the secondary winding of the transformer has at least two rectifier valves connected in series .requires. This advantage of the rectifier bridge circuit with semiconductor valves has a particularly beneficial effect in parallel operation with other power generators. In the case of a 3-phase rectifier bridge circuit, a in its dimensions relatively small, normal three-phase transformer with a Power consumption of only 5% above the DC power can be used.

Ein Transformator mit 3phasiger Sekundärwicklung erzeugt über eine Gleichrichterbrückenschaltung eine Gleichspannung mit 6pulsiger Welligkeit. Mit einer Erhöhung, beispielsweise Verdoppelung der Phasenzahl der Sekundärwicklung des Transformators dieser Anordnung wird noch kein Gleichrichter von niedrigerem Welligkeitswert, d. h. von mehrpulsiger, beispielsweise 12pulsiger Welligkeit erzielt. Eine Verdoppelung der Phasenzahl der Sekundärwicklung des Transformators auf sechs Phasen ergibt ein symmetrisches Sekundärsystem, das beim Anschluß von zweimal sechs Halbleiterventilen nur eine 6spulige Welligkeit mit Anodenströmen von 60° Breite aufweist. Das bedeutet eine schlechte Ausnutzung des Transformators ohne den gewünschten Effekt einer höherpulsigen Welligkeit.A transformer with a 3-phase secondary winding generates a Rectifier bridge circuit a DC voltage with 6-pulse ripple. With an increase, for example doubling the number of phases of the secondary winding the transformer of this arrangement does not become a rectifier of lower level Ripple value, d. H. achieved by multi-pulse, for example 12-pulse, ripple. A doubling of the number of phases of the transformer's secondary winding to six Phases results in a symmetrical secondary system, which when connecting twice six Semiconductor valves only have a 6-coil ripple with anode currents of 60 ° width having. That means poor utilization of the transformer without the desired one Effect of a higher pulse ripple.

Die Erfindung betrifft eine Gleichrichterbrückenschaltung mit einer 2 n-phasigen, vorzugsweise 6phasigen Anordnung der Sekundärwicklung des Transformators zur Erzielung eines 4 n-pulsigen Welligkeitswertes, wobei n>2 ist, und besteht darin, daß der Transformator mit galvanisch verbundenen Wicklungen symmetrisch und jeder positive gegenüber jedem negativen Brückenzweig asymmetrisch aufgebaut ist.The invention relates to a rectifier bridge circuit with a 2 n-phase, preferably 6-phase arrangement of the secondary winding of the transformer to achieve a 4 n-pulse ripple value, where n> 2, and consists in that the transformer with galvanically connected windings symmetrically and each positive compared to each negative bridge branch is constructed asymmetrically.

An Hand von drei Figuren wird der Aufbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung beschrieben. Für dieselben, in gleicher Weise benutzten Schaltelemente wurden in F i g. 1 und 3 übereinstimmende Kennzeichen benutzt.The structure and mode of operation of the circuit according to the invention described. For the same, used in the same way Switching elements were shown in FIG. 1 and 3 matching identifiers are used.

Die Wicklungen 1 bis 6 in F i g. 1 sind die Sekundärphasen des in Sternschaltung ausgeführten Transformators. An die Enden jeder Wicklung wird jeweils ein Paar gegensinnig geschalteter Gleichrichterventile 71 ...8 und 81 ... g in der Weise gelegt, daß alle Ventile der einen Richtung 71... e an den positiven Ausgang und alle Ventile der Gegenrichtung 81... a an den negativen Ausgang des Gleichrichters geschaltet sind.The windings 1 to 6 in FIG. 1 are the secondary phases of the star-connected transformer. At the ends of each winding a pair of rectifier valves 71 ... 8 and 81 ... g connected in opposite directions is placed in such a way that all valves in one direction 71 ... e are connected to the positive output and all valves in the opposite direction 81 . .. a are connected to the negative output of the rectifier.

Den Ventilen einer Gruppe, beispielsweise den in Richtung zum positiven Ausgang geschalteten Gleichrichterventilen 71..,e ist je eine Wicklung einer Saugdrossel 91 ... B vorgeschaltet. Die Saugdrossel 91... o kann für alle Wicklungen einzelne oder einen gemeinsamen Eisenkern besitzen.The valves of a group, for example the switched toward the positive output of the rectifier valves 71 .., e is preceded by a respective winding of a suction throttle valve 91 ... B. The suction throttle 91 ... o can have a single iron core or a common iron core for all windings.

Sind die Werte der Wechselspannungen in den Phasen 1 und 2 der Sekundärwicklung positiv, so werden dieselben über die zugehörigen Gleichrichtervetile 71 und 72 in das Netz gespeist. Dabei sind die Spannungen über die beiden Wicklungen 91 und 92 der Saugdrossel, die auch die Spannungsdifferenz zwischen den Phasen 1 und 2 der Sekundärwicklung aufnimmt, gekoppelt. Der Rückfluß des Stromes erfolgt über das Gleichrichterventil 84 der Phase 4 und 60° später über das Gleichrichterventil86 der Phase 5 über die ohne Saugdrossel angeschlossenen Ventile, die bei voller Höhe des Gleichstromes eine Breite von 60° zulassen. Die über eine Wicklung der Saugdrossel geführten Gleichrichtcrventile führen während 120° Strom.Are the values of the alternating voltages in phases 1 and 2 of the secondary winding positive, then the same via the associated rectifier valves 71 and 72 fed into the network. The voltages across the two windings 91 and 92 of the suction throttle, which is also the voltage difference between phases 1 and 2 the secondary winding, coupled. The current is refluxed via the rectifier valve 84 of phase 4 and 60 ° later via the rectifier valve 86 of phase 5 via the valves connected without suction throttle, which are at full height of the direct current allow a width of 60 °. The one winding of the suction throttle guided rectifier valves carry current for 120 °.

F i g. 2 zeigt die Aufteilung der Ströme. Oberhalb der Nullinie ist die Spannung in ihrer 6phasigen Folge dargestellt, die über die Ventile 71... g mit den vorgeschalteten Saugdrosseln 91...0 zur Spannung e umgeformt wird. Gleichzeitig sind die von den Ventilen 71 und 72 geführten Ströme il und 12 in Höhe des halben Gleichstromes und 120° Breite dargestellt. Nach unten sind die negativen Spannungen aufgetragen, in die der Strom über die Ventile 81... s ohne Saugdrossel zurückfließt. Die Breite dieser Ströme i4 und i5 beträgt bei voller Höhe des Gleichstromes 60°. Die nach außen abgegebene Gleichspannung ist die Summe der potisiven und negativen Spannungswerte, die - wie aus F i g. 2 zu ersehen ist - 12pulsige Welligkeit aufweist.F i g. 2 shows the distribution of the currents. Above the zero line, the voltage is shown in its 6-phase sequence, which is converted to voltage e via the valves 71 ... g with the upstream suction throttles 91 ... 0. At the same time, the currents I1 and I2 conducted by the valves 71 and 72 are shown at the level of half the direct current and a width of 120 °. The negative voltages into which the current flows back via the valves 81 ... s without a suction throttle are plotted downwards. The width of these currents i4 and i5 is 60 ° at the full height of the direct current. The direct voltage output to the outside is the sum of the potential and negative voltage values which - as shown in FIG. 2 can be seen - has 12-pulse ripple.

In Fig.3 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der gleichen Spannungsumformung mit 12pulsiger Welligkeit gezeigt, bei dem wiederum ein 6phasiges, in Sternschaltung ausgeführtes Sekundärsystem des Transformators verwendet wird. An Stelle der Saugdrosseln 91... 6 mit sechs Wicklungen findet eine nur 2phasige Saugdrossel 9" mit Mittelanzapfung Verwendung. An den beiden Enden der Saugdrossel 96 werden in ihrer Phasenfolge abwechselnd die zum positiven Ausgang gerichteten Gleichrichterventile 71... b angeschlossen. Die entgegengerichteten Gleichrichterventile 81...6 führen vom negativen Ausgang der Einrichtung unmittelbar an die Sekundärphasen 1 bis 6 des Transformators zurück. Der gewünschte Effekt, eine 12pulsige Welligkeit zu erreichen, wird auch hierbei dadurch erzielt, daß der Transformator mit seinem symmetrischen Phasenaufbau durch besondere Einrichtungen unsymmetrisch betrieben wird. Diese besonderen Einrichtungen sind so beschaffen, daß sich durch sie die Welligkeit der Spannung um die Hälfte des der Phasenzahl entsprechenden Winkels verschiebt.Another embodiment of the same voltage conversion is shown in FIG shown with 12-pulse ripple, in which again a 6-phase, in star connection executed secondary system of the transformer is used. Instead of the suction throttles 91 ... 6 with six windings only finds a 2-phase 9 "suction throttle with a center tap Use. At the two ends of the suction throttle 96 are alternating in their phase sequence the rectifier valves 71 ... b directed towards the positive output are connected. The opposing rectifier valves 81 ... 6 lead from the negative output the device directly back to the secondary phases 1 to 6 of the transformer. The desired effect of achieving a 12-pulse ripple is also achieved here achieved in that the transformer with its symmetrical phase structure through special facilities are operated asymmetrically. These special bodies are such that they reduce the ripple of the voltage by half of the angle corresponding to the number of phases.

Wie bei allen bekannten Saugdrosseleinrichtungen kann bei Verwendung eines Saugtransformators auch die Leerlaufspitze durch Fremderregung oder andere Einrichtungen beseitigt werden.As with all known suction throttle devices, when using a suction transformer, the no-load peak due to external excitation or others Facilities are eliminated.

Die erfindungsgemäße Schaltung vereinigt in sich alle Vorzüge der Gleichrichterbrückenschaltung, nicht zuletzt die Serienschaltung der Gleichrichterventile und die Einsparung von Verbindungen zwischen Transformator und Gleichrichtergestell. Der zur Gleichrichterbrückenschaltung benötigte Transformator ist für eine Leistung auszulegen, die weitaus niedriger als die zum Anschluß eines äquivalenten Gleichrichters mit gemeinsamer Kathode notwendige Leistung ist.The circuit according to the invention combines all the advantages of Rectifier bridge circuit, not least the series circuit of the rectifier valves and the saving of connections between the transformer and the rectifier frame. The transformer required for the rectifier bridge circuit is for one power much lower than that for connecting an equivalent rectifier with common cathode is necessary power.

Claims

Claims: 1. Rectifier bridge circuit with a 2n-phase, preferably 6-phase arrangement of the secondary winding of the transformer to achieve a 4n-pulsed ripple value, where n_> 2, characterized in that the transformer with galvanically connected windings symmetrical and each positive is constructed asymmetrically with respect to each negative bridge branch.

2. Rectifier bridge circuit according to claim 1, characterized in that in the positive or in the negative Bridge branches suction throttles are connected.

3. Rectifier bridge circuit according to claims 1 and 2, characterized in that the suction throttles consist of an iron core and a number of windings equal to the number of phases.

4. Rectifier bridge circuit according to claims 1 and 2, characterized in that the suction throttle is two-phase with center tapping and that either the positive or the dem negative bridge arm associated rectifier valves alternately in their phase sequence are connected in the same number to the two suction throttle ends. Into consideration Printed publications: German patent specification No. 636 628.