DE1225754B - Einrichtung zur gleichmaessigen Stromaufteilung auf parallelgeschaltete, gemeinsam gesteuerte Stromrichterventile in Gleichstromkreisen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H 02 j

Deutsche KL: 21 dl-69

Nummer: 1225 754

Aktenzeichen: A 48218 VIII b/21 dl

Anmeldetag: 23. Januar 1965

Auslegetag: ' 29. September 1966

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur gleichmäßigen Stromaufteilung auf parallelgeschaltete, gemeinsam gesteuerte Stromrichterventile in Gleichstromkreisen. Diese hängt bekanntlich von dem inneren Widerstand der einzelnen Zweige ab. Ist dieser Widerstand an sich klein, so machen sich kleine Unterschiede bereits durch größere Ungleichmäßigkeiten in der Stromaufteilung bemerkbar. Insbesondere bei nichtlinearen Widerständen, wie Gleichrichtern, spielen die Unterschiede in den Strom-Spannungs-Kennlinien der einzelnen Elemente eine Rolle. Da es praktisch unmöglich ist, diese Kennlinien völlig gleichzumachen, sind bei Parallelschaltungen immer Ungleichmäßigkeiten in der Stromverteilung zu erwarten.

Es sind verschiedene Mittel bekanntgeworden, um trotz dieser Ungleichheiten eine gleiche Stromverteilung zu erhalten. Man hat beispielsweise die einzelnen Zweige magnetisch gekoppelt, indem man den einzelnen Parallelkreisen Drosselspulen vorgeschaltet hat Diese Drosselspulen besitzen Sekundärwicklungen, die zu einem geschlossenen Stromkreis hintereinandergeschaltet sind. In diesem Sekundärkreis fließt ein Ausgleichstrom, der eine gleiche Verteilung erzwingt. Man kann hierbei die Windungszahl der Sekundärwicklungen hoch machen, um diesen Ausgleichstrom klein zu halten.

Beim Ausgleich von Wechselströmen gibt es hierbei keine Schwierigkeiten, da die positive und die negative Halbwelle symmetrisch übertragen wird. Bei einem Ausgleich von pulsierenden Gleichströmen aber muß darauf geachtet werden, daß in den Pausen zwischen den einzelnen Gleichstromimpulsen die magnetischen Verhältnisse sich so ausgleichen, daß beim Beginn des nächsten Impulses der Magnetisierungszustand der Drosselspule wieder der gleiche ist. Dies erfordert, daß die Rückmagnetisierung während der stromlosen Pause bei allen Drosselspulen in gleicher Weise erfolgt und möglichst bis auf den Remanenzpunkt zurückgeht. Infolge des geschlossenen Sekundärkreises der Drosselspulen kann die Rückmagnetisierung aber nicht im gewünschten Maße erfolgen. Wenn die stromlose Pause eintritt, ist ein bestimmter Magnetisierungszustand vorhanden, der sich zunächst zu erhalten sucht. Da der Strom auf der Primärseite aufhört, muß zwangsweise der Magnetisierungsstrom von der Sekundärseite aufgebracht werden. Dieser. nimmt nur langsam ab. Wegen der praktisch widerstandslosen Verbindung des Sekundärkreises kann sich eine Spannung nicht ausbilden, welche die Rückmagnetisierung fördern Einrichtung zur gleichmäßigen Stromaufteilung
auf parallelgeschaltete, gemeinsam gesteuerte
Stromrichterventile in Gleichstromkreisen

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.,

Baden (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:
Peter Knapp, Nussbaumen;
Klaus Däther, Baden (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 23. Dezember 1964 (16 554)

könnte. Allerdings sind die Verbindungen nie völlig impedanzlos, so daß geringe Spannungen für die Rückmagnetisierung zur Verfügung stehen, die aber nicht ausreichen, um bis zum Remanenzpunkt zu gelangen. Da die Rückmagnetisierung nicht vollständig ist, wandert beim nächsten Gleichstromimpuls auf der Primärseite der Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskennlinie weiter in den Sättigungsbereich hinein. Dies geht so lange, bis schließlich ein Punkt erreicht wird, in welchem die gerade noch mögliche Rückmagnetisierung der Aufmagnetisierung das Gleichgewicht hält. Dieser Punkt liegt im Sättigungsbereich. Da die Kerne nie ganz gleich hergestellt werden können, entsteht der Nachteil, daß die Eigeninduktivitäten der Spulen dann nicht mehr gleich sind und daher ein völliger Ausgleich verhindert wird. Man versucht, diese Schwierigkeit dadurch zu umgehen, daß man größere Kerne verwendet, bei denen sowohl die Gleichheit der Kerne besser gewährleistet ist als auch durch den an sich höheren Magnetisierungsstrom die Rückmagnetisierung verbessert wird. Dagegen sind aber große Typen von Drosselspulen erforderlich, welche die Anordnung unnötig verteuern.

In Gleichstromkreisen, in denen der Strom immer in gleicher Richtung fließt und daher eine Entmagnetisierung der Drosselspule in den stromlosen Pausen erforderlich ist, muß dafür gesorgt sein, daß

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eine Entmagnetisierung bis zum Remanenzpunkt durchgeführt werden kann, bevor ein neuer Stromimpuls kommt.

Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Sekundärwicklungen über nichtlineare Widerstände zusammengeschlossen sind, so daß der Widerstand des Sekundärkreises bei gezündetem Ventil praktisch Null, bei gesperrtem Ventil endlich ist.

Die Figur zeigt ein Beispiel einer solchen Schaltung. Von der Sammelschiene 1 gehen drei parallele Kreise mit den Gleichrichterelementen 2 ab und führen zur Sammelschiene 5. Dazwischen sind die Ausgleichdrosselspulen 3 geschaltet. Diese besitzen die Sekundärwicklungen 32, welche in Reihe geschaltet und in einem geschlossenen Ring verbunden sind. An einer Stelle dieser Verbindungen ist nun ein nichtlinearer Widerstand 4 eingebaut, der in dem Beispiel aus der Diode 41 und einem spannungsabhängigen Widerstand 42 besteht. Der spannungsabhängige Widerstand wirkt so, daß bei hoher Spannung der Widerstandswert kleiner wird.

Die Wirkungsweise ist dann folgende: Im Gesamtkreis wird der Widerstand erhöht, wenn der Strom entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung der Diode fließt. Solange Strom in den einzelnen Primärzweigen fließt, wirkt die Diode 41, und der Kreis ist kurzgeschlossen. Während dieser Periode wirkt die Anordnung also genauso, als wenn die Verbindungen in bekannter Weise kurzgeschlossen sind. Beim Aufhören des Stromes entsteht aber nun eine Spannungsspitze entgegengesetzter Richtung, bei der die Diode sperrt und ein Strom nur durch den spannungsabhängigen Widerstand fließen kann. Während der stromlosen Pause können aber jetzt Spannungen auftreten, da die Diode einen Strom in umgekehrter Richtung nicht durchläßt. Diese Spannungsspitzen wirken rückmagnetisierend. Da die Diode einen Strom völlig unterbindet, so fließt durch den spannungsabhängigen Widerstand der ganze Strom hindurch. Hierdurch wird die Spitze wohl gedämpft, aber sie ist noch gut genug, um eine völlige Rückmagnetisierung während der stromlosen Pause bis zum Remanenzpunkt zu erhalten. Dann hört der Strom auf. Durch die Spannungsabhängigkeit wird der Strom länger aufrechterhalten als bei einem linearen Widerstand. Im ersten Augenblick ist die Spannung hoch, der Widerstand also klein. Hierdurch wird die Spitze stark gedämpft. Die Spannung wird kleiner, der Widerstand steigt und erhöht dadurch den Spannungsabfall, so daß die Spannung langer auf einem höheren Wert bleibt als bei einem linearen Widerstand.

Der Vorteil der ganzen Anordnung ist, daß es

ίο nicht nötig ist, die Drosselspule mit möglichst einem großen Kern zu versehen, also sehr stark überzudimensionieren, sondern man kann wesentlich kleinere Drosselspulen verwenden. Man erhält dadurch trotz sicherer Entmagnetisierung auch eine billigere Ausführung und einen genaueren Ausgleich der Ströme.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur gleichmäßigen Stromauftei-

ao lung auf parallelgeschaltete, gemeinsam gesteuerte Stromrichterventile in Gleichstromkreisen mit Hilfe von in jedem Parallelzweig vorgesehenen Drosselspulen mit Sekundärwicklungen, welche in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen über nichtlineare Widerstände zusammengeschlossen sind, so daß der Widerstand des Sekundärkreises bei gezündeten Ventilen praktisch Null, bei gesperrten Ventilen endlich ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare Widerstand aus der Parallelschaltung einer Diode und eines Widerstandes besteht, wobei die Diode Strom nur in der Richtung durchläßt, welche der Durchlaßrichtung des Stromrichterventils entspricht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand spannungsabhängig ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 601099;

deutsche Patentanmeldung S 3227 VIIIb/21d¹ (bekanntgemacht am 17.9.1953);

AIEE-Transactions, Part I, 1958, S. 452 bis 456; VDE-Fachberichte, 1929, S. 80 und 81.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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