DE1245486B - Gleichrichtergruppe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. CL:

H02j

Deutsche Kl.: 21 d2 - 42/02

Nummer: 1245 486

Aktenzeichen: Sch 35998 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 22. Oktober 1964

Auslegetag: 27. Juli 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine im Mehrphasennetz liegende Gleichrichtergruppe mit weniger gesteuerten Halbleiterventilen, als Phasen vorhanden sind, und mit mehreren ungesteuerten Halbleiterventilen zur vollständigen Ausregelung-aller Phasen, bei der der über die Ventile geleitete Strom innerhalb einer Periode einen Nulldurchgang hat und die Löschung der gesteuerten Ventile beim Nulldurchgang erfolgt.

Wegen des besonderen Arbeitsverhaltens der Halbleiter (Silizium) ist bekanntlich die Zusammenschaltung von gesteuerten und ungesteuerten Ventilen in Starkstromnetzen erforderlich und üblich. Das zum Zünden bzw. Steuern oder Regeln der Ventile erforderliche Zubehör bestimmt besonders bei kleineren Leistungen die Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Es ist bekannt, gesteuerte Ventile in Mehrphasennetzen innerhalb von Brückenschaltungen anzuordnen. Es wird allgemein je Phase eine Brückenanordnung verwendet. Man kann jedoch, wenn der Verbraucher in Stern geschaltet ist, alle drei Phasen voll beeinflussen, wenn eine Phase ungesteuert bleibt. In der gleichen Anordnung kann die Gleichrichtergruppe auch im Sternpunkt vorgesehen werden.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung hat der über die Ventile fließende Strom keinen Nulldurchgang, eine Löschung der einmal gezündeten Ventile ist also nicht ohne weiteres möglich. Es ist zwar bei gesteuerten Halbleiterventilen (Thyristoren) bekannt, über die Steuerstrecke einen negativen Löschstrom zu schicken, von dieser Möglichkeit kann aber nur Gebrauch gemacht werden, wenn es sich um eine Abschaltung handelt. Für ein ständiges Regeln, d. h. Zünden und Löschen im 50-Hz-Netz, ist diese Möglichkeit nicht anwendbar.

Bei allen diesen Anordnungen muß der Strom, um von einer Außenphase zur anderen zu kommen, über sechs Ventile, d. h. vier ungesteuerte und zwei gesteuerte, fließen.

Die inneren Widerstände dieser Ventile bestimmen den Wirkungsgrad bzw. die Verluste der Schaltungsanordnung. Die Strombelastung der Ventile hängt bekanntlich von den Durchfließzeiten ab, d. h. von dem Verhältnis der Sperrzeit zur Durchlaßzeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichrichtergruppe so zu schalten, daß niedrige Verluste, kurze Durchflußzeiten und eine gute Regelfähigkeit erzielt werden, wobei der Zubehöraufwand gering sein soll.

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, die gesteuerten Ventile 31,32 jeweils mit den Polen Gleichrichtergruppe

Anmelder:

Schleicher Regelautomatik G. m. b. H. & Co.
Kommanditgesellschaft, Bielefeld, Hanfstr. 2

Als Erfinder benannt:

Ernst Tuchen, Detmold;

Heinz Schäffersmann, Brake bei Bielefeld

zweier verschiedener Brückenanordnungen, bestehend aus ungesteuerten Halbleiterventilen, zu verbinden.

Daraus ergibt sich der Vorteil, daß für den Stromfluß zwischen zwei Punkten nicht mehr sechs Ventile in Reihe liegen, sondern nur noch drei. Über 360° el. verfolgt, ergibt dies eine Verringerung der Verluste um 33VsVo. Bei konstanten Verlusten kann somit der Betriebsstrom um 50% heraufgesetzt werden.

Weitere Einzelheiten werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser ist

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung in bekannter Weise, wobei jedoch die mittlere Phase keine Ventile enthält;

F i g. 2 eine in gleicher Schaltungsanordnung, wobei jedoch die Ventile im Sternpunkt vereinigt sind;

F i g. 3 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung, wobei die gleiche Anzahl Ventile wesentlich günstiger angeordnet sind.

Um dieses zu erkennen, sei für einen bestimmten Augenblickswert angenommen, daß bei der Anordnung nach F i g. 2 die Anschlußklemme 11 vor dem Verbraucher 20 positives Potential hat und die Klemme 13 negativer Ausgang ist.

Der Strom nimmt dann folgenden Weg. Von 11 über Verbraucher 20, über das ungesteuerte Ventil 21, das gesteuerte 31, die ungesteuerten 24 und 28, das gesteuerte 32 und das ungesteuerte 27, dann über den Verbraucher 20 zur Klemme 13 zurück. Wie man sieht, sind in diesem Stromweg vier ungesteuerte und zwei gesteuerte Ventile enthalten.

Der gleiche Augenblickswert sieht bei der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 3 folgendermaßen aus: Klemme 11, Verbraucher 20, ungesteuertes Ventil 21, gesteuertes 31, ungesteuertes 27, Verbraucher 20, Klemme 13. Wie man sieht, werden

709 6W202

Claims (4)

nach der erfindungsgemäßen Schaltung für den gleichen Augenblickswert nur zwei ungesteuerte Ventile und ein gesteuertes benutzt. Man kann nun die Phasenlage über volle 360° el. entsprechend verfolgen und erhält dann für alle be- c nutzten Ventile in der F i g. 3 nur '-fs der Einschaltzeiten gegenüber der Anordnung nach F i g. 2. Hier liegt der wesentliche Vorteil der Erfindung, da bekanntlich nicht im Strompfad liegende Bauelemente keine Verluste verursachen. Durch diese Anordnung gehen die Verluste um Ve zurück, und man kann die einzelnen Ventile, wenn man die Verluste konstant halten will, um 50% höher belasten. Außerdem erreicht man, daß die gesteuerten Ventile unabhängiger voneinander sind, wodurch sich eine bessere Regelfähigkeit ergibt. Als Beispiel hierfür diene der vorstehend angeführte Augenblickswert. Um den Stromdurchgang in diesem Augenblick zu ermöglichen, müssen gemäß F i g. 2 beide gesteuerten Ventile 31 und 32 gezündet sein. Nach der erfindungsgemäßen Schaltung in Fig. 3 ist jedoch nur die Zündung des Ventils 31 erforderlich. Die Regelung erfolgt dann in bekannter Weise durch entsprechend später oder früher aufgegebene Zündimpulse. Eine modifizierte Anordnung der erfindungsgemäßen Schaltung ist in F i g. 4 dargestellt. Es ist dabei der grundsätzliche Aufbau von F i g. 3 übernommen worden, jedoch sind die Pluspunkte der Brückenanordnung miteinander durch die Verbindung 41 zusammengelegt. Dies hat folgende Vorteile:

1. Es erfolgt in bestimmten Augenblicken eine Parallelschaltung der gesteuerten Ventile und auch teilweise der ungesteuerten;

2. werden die anstehenden Sperrspannungen insbesondere in induktiven Stromkreisen für ein nicht gezündetes Ventil nicht so hoch, und die anliegende Kippspannung kommt nicht zum Durchzünden von der Anode her;

3. ergibt sich hieraus ein günstigeres Regelverhalten;

4. die gesteuerten Ventile können auf einem gemeinsamen Kühlkörper sitzen, was besonders dann günstig ist, wenn eine Kühlflüssigkeit verwendet wird. Es wird immer dadurch eine einfachere Montage erzielt.

F i g. 5 zeigt eine andere Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltung, bei der zwischen den Pluspunkten der Brückenanordnung und den gesteuerten Ventilen der Verbraucher 20 liegt. Diese Anordnung ermöglicht eine geregelte Gleichstromentnahme aus einem Mehrphasennetz, wobei wegen der stromlosen Zeiten der gesteuerten Ventile eine einwandfreie Regelung bzw. Ein- und Ausschaltung gegeben ist.

In F i g. 6 sind unter Berücksichtigung der gleichen Gesichtspunkte wie bei F i g. 4 die Minuspunkte der Brückenanordnungen durch die Verbindung 42 zusammengelegt.

In Anlehnung an F i g. 6 ist die erfindungsgemäße Schaltung nach F i g. 7 entwickelt. Sie ist im Aufbau der Fig. 5 ähnlich, hat jedoch den Gleichstromkreis 20 zwischen dem Pluspunkt der gesteuerten Ventile und dem Minuspunkt der Brückenanordnungen liegen.

Diese Schaltungsanordnungen können ganz allgemein in Mehrphasennetzen Verwendung finden. Sie können im Sternpunkt von Verbrauchern, Stromerzeugern, Umformern oder Kondensatoren liegen. Es ist dabei gleichgültig, ob mit den gesteuerten Ventilen eine Regelung oder nur eine Aus- und Einschaltung erfolgen soll. Immer ist die Anordnung wegen der geringen Anzahl gesteuerter Ventile günstig. Bei größeren Strömen liegt der Vorteil vor allen Dingen in den geringeren Verlusten. Bei kleineren Leistungen bestimmt der geringe Zubehöraufwand den Vorteil. Besonders günstig bei den Anordnungen ist, daß die zum Zünden erforderlichen Impulse einen Abstand von 180° el. erfordern, während bei den bekannten Mehrphasenschaltungen der Zündzeitpunkt im Abstand der Phasenspannung erfolgen muß. Beispielsweise für drei Phasen 120° el.

Impulsfolgen von 180° el. lassen sich einfach aus einer einphasigen Eingangsspannung gewinnen, während für andere Impulsabstände eine mehrphasige Einspeisung oder Sonderschaltungen erforderlich sind.

Patentansprüche:

1. In einem Mehrphasennetz liegende Gleichrichtergruppe mit weniger gesteuerten Halbleiterventilen, als Phasen vorhanden sind, und mit mehreren ungesteuerten Halbleiterventilen zur vollständigen Ausregelung aller Phasen, bei der der über die Ventile geleitete Strom innerhalb einer Periode einen Nulldurchgang hat und die Löschung der gesteuerten Ventile beim Nulldurchgang erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Ventile (31, 32) jeweils mit den Polen zweier verschiedener Brückenanordnungen, bestehend aus ungesteuerten Halbleiterventilen, verbunden sind.

2. Gleichrichtergruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichstromverbraucher bzw. Zwischenstromkreis in die Verbindung der Brückenanordnungen mit den gesteuerten Ventilen gelegt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 962 556;
Proceedings IEE, Vol. 110, Nr. 8, August 1963;
Elektrotechnik, 43. Jahrgang, 1961, S. 581.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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