DE1199873B - Device for even current distribution to semiconductor rectifier cells connected in parallel - Google Patents

Device for even current distribution to semiconductor rectifier cells connected in parallel

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DE1199873B DEM49188A DEM0049188A DE1199873B DE 1199873 B DE1199873 B DE 1199873B DE M49188 A DEM49188 A DE M49188A DE M0049188 A DEM0049188 A DE M0049188A DE 1199873 B DE1199873 B DE 1199873B
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Description

Vorrichtung zur gleichmäßigen Stromverteilung auf parallelgeschaltete Halbleiter-Gleichrichterzellen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Stromvertellung auf parallelgeschaltete Halbleiter-Gleichrichterzellen von Hochleistungsgleichrichtern, wobei der Strom jedes Parallelzweigges mit dem Strom von zwei anderen Parallelzweigen in zwei Magnetkreisen verglichen wird, die von den zu vergleichenden Strömen jeweils im entgegengesetzten Sinn durchsetzt werden.Device for even power distribution on parallel-connected Semiconductor rectifier cells The invention relates to a device for uniform Power distribution to parallel-connected semiconductor rectifier cells of high-performance rectifiers, wherein the flow of each parallel branch with the flow of two other parallel branches is compared in two magnetic circuits, each of the currents to be compared be enforced in the opposite sense.

Um hohe Ströme mit Halbleiterzellen gleichzurichten, muß man bekanntlich für jede Phase eine Anzahl von parallelgeschalteten Zweigen vorsehen. Die Zellen werden hierbei jedoch nur dann vollständig ausgenutzt, wenn sich der Gesamtstrom gleichmäßig auf die Parallelzweige verteilt.In order to rectify high currents with semiconductor cells, it is known that a number of branches connected in parallel must be provided for each phase. In this case, however, the cells are only fully utilized if the total current is evenly distributed over the parallel branches.

Diese gleichmäßige Stromverteilung könnte man grundsätzlich durch eine geeignete Auswahl der Zellen im Hinblick auf einen gleichen Spannungsabfall sowie durch eine völlig gleichartige Anordnung der Zellen im Stromkreis erreichen; dieser Weg ist jedoch verhältnismäßig kostspielig.This even power distribution could basically be done through a suitable selection of the cells with a view to an equal voltage drop as well as by a completely similar arrangement of the cells in the circuit; however, this route is relatively costly.

Eine andere Möglichkeit zur Erreichung einer gleichmäßigen Stromverteilung besteht in der Verwendung von Reihenwiderständen, was jedoch eine umständliche Justierung erfordert und verhältnismäßig hohe Verluste mit sich bringt.Another way to achieve even power distribution consists in the use of series resistors, which, however, is a cumbersome adjustment requires and involves relatively high losses.

Eine dritte bekannte Möglichkeit, von der auch die erfindungsgemäße Vorrichtung Gebrauch macht, besteht darin, daß der Strom jedes Parallelzweiges mit dem Strom von zwei anderen Parallelzweigen in zwei Magnetkreisen verglichen wird, die von den zu vergleichenden Strömen jeweils im entgegengesetzten Sinn durchsetzt werden. Auf diese Weise ergeben sich Ausgleichsreaktanzen, deren Größe eine Funktion der Differenz der zu vergleichenden Ströme ist.A third known possibility, one of which is also the one according to the invention Device makes use of is that the current of each parallel branch with the current from two other parallel branches in two magnetic circuits is compared, which are interspersed by the currents to be compared in the opposite sense will. This results in compensation reactances, the size of which is a function is the difference between the currents to be compared.

Bei einer bekannten Ausführung dieser Art ist ein ringförmiger Kern vorgesehen, der radiale Kanäle aufweist, durch die die Verbindungsleiter zwischen der Wechselstromsammelschiene und den parallelgeschalteten Gleichrichterzellen schleifenartig hindurchgeführt sind. In jedem Kanal liegen dabei zwei zu unterschiedlichen Parallelzweigen gehörende Leiterteile, so daß sich bei einer gleichmäßigen Stromverteilung die Durchflutungen gegenseitig aufheben.In one known embodiment of this type, there is an annular core provided, which has radial channels through which the connecting conductors between the AC busbar and the rectifier cells connected in parallel are passed through. In each channel there are two different parallel branches belonging conductor parts, so that with a uniform current distribution the flooding cancel each other out.

Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Ausführung liegt in dem durch die Verwendung eines ringförrnigen Magnetkernes bedingten großen Raumbedarf; insbesondere bei einer Vielzahl parallelgeschalteter Gleichrichterzweige nimmt der Magnetkern erhebliche Abmessungen an, was für zahlreiche Anwendungsfälle unerwünscht ist.The main disadvantage of this known design is that large space requirements due to the use of an annular magnetic core; especially in the case of a large number of rectifier branches connected in parallel, the Magnetic core to considerable dimensions, which is undesirable for numerous applications is.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Mängel der bekannten Ausführungen eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur gleichmäßigen Stromverteilung zu entwickeln, die sich durcheine besonders kompakte, gedrängte Bauweise auszeichnet.The invention is therefore based on the object while avoiding this Defects of the known designs a device of the type mentioned for to develop even power distribution, which is characterized by a particularly compact, compact design.

Diese Aufgabe wird erfind-ungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Wechselstromseite pro Phase zwei Sammelschienen vorgesehen sind, die parallel zueinander zwischen den in zwei Gruppen unterteilten Gleichrichterzellen angeordnet sind, die ferner je- weils mit den Zellen der nicht benachbarten Zellgruppe über in gleichem gegenseitigen Abstand die andere Sammelschiene isoliert durchsetzende Rohrleiter verbunden sind und die eine gemeinsame Halterung für die von je zwei an unterschiedliche Sammelschienen angeschlossenen Rohrleite m# durchsetzten Magnetkreise bilden.This object is achieved according to the invention in that two busbars are provided on the alternating current side per phase, which are arranged parallel to one another between the rectifier cells divided into two groups, which are furthermore equally spaced with the cells of the non-adjacent cell group the other bus bar isolated by releasing tubular conductor are connected, and m is a common support for the connected from two to different busbar tube Leite form # interspersed magnetic circuits.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigt F i g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Gleichrichtergruppe, F i g. 2 eine Ansicht (teilweise als Schnitt längs der Linie II-11 der F i g. 3) der zwischen zwei Sammelschienen angeordneten Magnetkreise, F i g. 3 eine Ansicht (teilweise als Schnitt längs der Linie 111-III der F i g. 2) der Magnetkreise, die die mit den Gleichrichterzellen verbundenen Leiter umschließen, F i g. 4 und 5 je eine Schemadarstellung, die eine Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Gleichrichterg gruppe veranschaulicht.Details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment illustrated in the drawings. It shows F i g. 1 is a schematic perspective view of the rectifier group according to the invention, FIG . FIG. 2 shows a view (partially as a section along the line II-11 in FIG. 3) of the magnetic circuits arranged between two busbars, FIG . 3 is a view (partially in section along line III-III of FIG. 2) of the magnetic circuits surrounding the conductors connected to the rectifier cells, FIG. 4 and 5 each show a schematic diagram that illustrates one possible application of the rectifier group according to the invention.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist der die gleichzurichtende Stromphase führende Leiter P mit zwei Sammelschienen C 1, C 2 verbunden, die parallel zueinander angeordnet sind und jeweils über Leiter c 1, e2 zwei GruppenR1, R2 von Gleichrichterzellen speisen, die parallelgeschaltet sind. Die beiden Zellgruppen R 1, R 2 sind außerhalb der aus einem nichtmagnetischen Material, wie Kupfer, bestehenden Sammelschienen C 1, C 2 angeordet und jeweils mit der ihnen nicht benachbarten Sammelschiene verbunden.As shown in FIG. 1 , the conductor P carrying the current phase to be rectified is connected to two busbars C 1, C 2, which are arranged parallel to one another and feed two groups R1, R2 of rectifier cells connected in parallel via conductors c 1, e2. The two cell groups R 1, R 2 are arranged outside the busbars C 1, C 2 made of a non-magnetic material such as copper and are each connected to the busbar that is not adjacent to them.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Leiter c 1, c 2 durch Rohre gebildet werden, die jeweils in eine der beiden SammelschienenC1 bzw. C2 einge-schraubt und durch die andere Sanunelschiene C2 bzw. Cl isoliert hindurchgeführt sind. Zu diesem Zweck ist über den Rohrleitern cl, c2 ein IsolierstoffrohrT und an der Außenseite eine Isolierstoffunterlegscheibe t vorgesehen.From Fig. 2 it can be seen that the circuit c 1, c 2 are formed by pipes, each of which is screwed-in one of the two SammelschienenC1 and C2, respectively, and are guided by the other isolated Sanunelschiene C2 or Cl. For this purpose, an insulating tube T is provided over the pipe conductors cl, c2 and an insulating washer t is provided on the outside.

Das freie Ende der beiden Rohrleiter cl, c2 bildet eine Klemme, an der eine die einzelnen Gleichrichterzellen verbindende Schiene b 1, b 2 befestigt ist.The free end of the two pipe conductors cl, c2 forms a clamp to which a rail b 1, b 2 connecting the individual rectifier cells is attached.

Die beiden Gleichrichterzellgruppen R 1, R 2 sind mit ihrem positiven Anschluß dl an eine Sammelschiene Dl und mit ihrem negativen Anschluß d2 an eine Sammelschiene D2 angeschlossen (vgl. F i g. 1). The two rectifier cell groups R 1, R 2 are connected with their positive connection dl to a busbar Dl and with their negative connection d2 to a busbar D2 (see FIG. 1).

Die F i g. 1 und 3 zeigen, daß die Rohrleiter c 1, c 2 in zwei parallelen Reihen angeordnet sind und in diesen Reihen derart miteinander abwechseln, daß die Abstände zwischen zwei benachbarten Rohrleitern jeweils dem Abstand zwischen den beiden Reihen und dem Abstand zwischen den in den beiden Zellgruppen R 1 und R 2 angeordneten Zellen entspricht.The F i g. 1 and 3 show that the pipe conductors c 1, c 2 are arranged in two parallel rows and alternate with one another in these rows in such a way that the distances between two adjacent pipes are the distance between the two rows and the distance between the two cell groups R 1 and R 2 corresponds to arranged cells.

Die Magnetkreise M sind zwischen den beiden Sammelschienen C 1, C 2 angeordnet und werden je- weils von einem Rohrleiter cl und einem Rohrleiter c2 durchsetzt. Die Magnetkreise M werden somit jeweils von zwei entgegengesetzt gerichteten Strömenerregt.The magnetic circuits M are arranged between the two busbars C 1, C 2 and are each penetrated by a pipe conductor cl and a pipe conductor c2. The magnetic circuits M are thus each excited by two oppositely directed currents.

Die Magnetkreise M sind in den die untereinanderliegenden Rohrleiter cl, c2 enthaltenden beiden Reihen raster- oder maschenförmig angeordnet; gegenüber den Sammelschienen C 1, C 2 und untereinander sind die Magnetkerne M durch Isolierstoffplatten i getrennt. Die ganze Anordnung der Magnetkreise M wird zwischen den beiden Sammels.chienen Cl, C2 durch die Rohrleiter el, c2 zusammengehalten.The magnetic circuits M are arranged in the form of a grid or mesh in the two rows containing the pipe conductors cl, c2 lying one below the other; the magnetic cores M are separated from the busbars C 1, C 2 and from one another by insulating plates i. The entire arrangement of the magnetic circuits M is held together between the two collecting rails Cl, C2 by the pipe conductors el, c2.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung sind die Magnetkreise M in Form einer geschlossenen Kette angeordnet, da die beiden untersten und obersten Rohrleiterel, c2 durch querliegende Magnetkreise umschlossen sind. Durch Weglassen eines dieser beiden äußersten Magnetkreise läßt sich eine »offene« Kette herstellen.In the case of the in FIG. 1 , the magnetic circuits M are arranged in the form of a closed chain, since the two lowest and uppermost tubular conductors, c2 are enclosed by transverse magnetic circuits. By omitting one of these two outermost magnetic circuits, an "open" chain can be created.

Die ganze Anordnung, die durch die Magnetkreise M einerseits und durch die beiden GleichrichterzellgruppenR1, R2 anderseits gebildet wird, läßt sich als eine in allen drei Dimensionen kompakte Baueinheit herstellen, die sich durch eine besonders gedrängte Bauweise auszeichnet. Alle inneren elektrischen Verbindungen werden durch starre Leiterelemente von verhältnismäßig kurzer Länge gebildet, was den Vorteil hat, daß die restlichen Ungleichheiten, die zu unterschiedlichen Widerständen oder abweichenden Temperaturen der einzelnen Leiter und Zellen führen könnten, auf einen vernachlässigbar kleinen Wert herabgesetzt sind. Die ganz geringen, bestehenbleibenden Ungleichheiten lassen sich im übrigen durch (nicht dargestellte) Spulen beseitigen, die in bekannter Weise auf den Magnetkreisen angebracht werden und eine Steuerung bzw. Regelung,der Einzelströme gestatten.The whole arrangement by the magnetic circuits M on the one hand and through the two rectifier cell groups R1, R2 is formed on the other hand, can be as produce a unit that is compact in all three dimensions and is characterized by a particularly compact design distinguishes itself. All internal electrical connections are formed by rigid conductor elements of relatively short length, what has the advantage that the remaining inequalities lead to different resistances or different temperatures of the individual conductors and cells are reduced to a negligibly small value. The very minor ones that persist Inequalities can also be eliminated by coils (not shown), which are mounted in a known manner on the magnetic circuits and a control or regulation that allow individual flows.

Das in F i g. 4 veranschaulichte Schema zeigt die Montage einer Gleichrichtergruppe in dreiphasiger Graetzschaltung; die drei Phasen Pl. P2 und P3 sind gleich ausgebildet.The in Fig. 4 shows the assembly of a rectifier group in a three-phase Graetz circuit; the three phases Pl. P2 and P3 are designed the same.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten Schema sind die Gleichrichtergruppen in einer anderen gebräuchlichen dreiphasigen Zweiwegschaltung angeordnet, bei der die Wechselstromwicklung der drei Phasen mit einer Mittelanzapfung versehen ist. Die Montage der Gleichrichtergruppen in den Phasen P 1 bis P 6 entspricht dabei der für die Phase Pl veranschaulichten Anordnung.In the case of the FIG. 5 , the rectifier groups are arranged in another common three-phase two-way circuit in which the alternating current winding of the three phases is provided with a center tap. The assembly of the rectifier groups in phases P 1 to P 6 corresponds to the arrangement illustrated for phase Pl.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur gleichmäßigen Stromverteilung auf parallelgeschaltete Halbleiter-Gleichrichterzellen von Hochleistungsgleichrichtern, wobei der Strom jedes Parallelzweiges mit dem Strom von zwei anderen Parallelzweigen in zwei Magnetkreisen verglichen wird, die von den zu vergleichenden Strömen jeweils im entgegengesetzten Sinn durchsetzt werden, d a d u r c h gekennzeichnet, daß auf der Wechselstromseite pro Phase zwei Sammelschienen (C1, C2) vorgesehen sind, die parallel zueinander zwischen den in zwei Gruppen (R1, R2) unterteilten Gleichrichterzellen angeordnet sind, die ferner jeweils mit den Zellen der nicht benachbarten Zellgruppe über in gleichem gegenseitigem Abstand die andere Sammelschiene isoliert durchsetzende Rohrleiter (cl, c2) verbunden sind und die eine gemeinsame Halterung für die von je zwei an unterschiedliche Sammelschienen angeschlossenen Rohrleitern durchsetzten Magnetkreis (M) bilden. Claims: 1. Device for evenly distributing current to parallel-connected semiconductor rectifier cells of high-performance rectifiers, the current of each parallel branch being compared with the current of two other parallel branches in two magnetic circuits, which are penetrated by the currents to be compared in opposite directions, d a d urch characterized in that two busbars (C1, C2) are provided on the alternating current side per phase, which are arranged parallel to one another between the rectifier cells which are divided into two groups (R1, R2) and which are furthermore in the same way with the cells of the non-adjacent cell group spaced apart the other busbar isolated by releasing tubular conductor (cl, c2) are connected and traversed a common support for the connected from two to different busbars tubular conductors forming magnetic circuit (M). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Sammelschienen (C1, C2) und den Zellen angeordneten Rohrleiter (cl, c2) in zwei Reihen derart angeordnet sind, daß in beiden Reihen die an die eine Sammelschiene angeschlossenen Rohrleiter mit den an die andere Sammelschiene angeschlossenen abwechseln, daß ferner jeweils zwei aufeinanderfolgende Rohrleiter derselben Reihe von einem Magnetkreis- (M) umschlossen sind und daß weiterhin wenigstens an einem der beiden Enden zwei in verschiedenen Reihen liegende Rohrleiter durch einen gemeinsamen Magnetkreis verbunden sind. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden die Rohrleiter (cl, c2) enthaltenden Reihen der Ab- stand zwischen benachbarten Rohrleitern dem Abstand zwischen den beiden Reihen und dem Abstand zwischen den in den Zellgruppen (R1, R2) angeordneten Zellen entspricht. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschienen (C1, C2) und die Magnetkreise (M) durch die Rohrleiter (cl, c2) zusammengehalten werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1065079. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the arranged between the busbars (C1, C2) and the cells pipe conductors (cl, c2) are arranged in two rows in such a way that in both rows the pipe conductors connected to a busbar with the alternate connected to the other busbar, that furthermore two successive pipe conductors of the same row are enclosed by a magnetic circuit (M) and that furthermore two pipe conductors lying in different rows are connected by a common magnetic circuit at least at one of the two ends. 3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that in both the pipe conductor (cl, c2) containing rows of the spacing between adjacent tubular conductors the distance between the two rows and the distance between the, in the cell groups (R1 R2) corresponds to arranged cells. 4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the busbars (C1, C2) and the magnetic circuits (M) are held together by the pipe conductors (cl, c2). Publications considered: German Auslegeschrift No. 1065079.
DEM49188A 1960-06-02 1961-05-29 Device for even current distribution to semiconductor rectifier cells connected in parallel Granted DE1199873B (en)

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EP0053691A1 (en) * 1980-12-10 1982-06-16 Transformatoren Union Aktiengesellschaft Choke for high current transformers
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CH369195A (en) 1963-05-15
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