DE1438613A1

DE1438613A1 - Converter arrangement

Info

Publication number: DE1438613A1
Application number: DE19621438613
Authority: DE
Inventors: Kliesch Dipl-Phys Guenter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-03-29
Filing date: 1962-03-29
Publication date: 1969-03-20
Also published as: CH400337A; GB985467A

Description

SIEMENS-SCHUCKERTWERKE Erlangen, den 1 9. MRZ. 1962SIEMENS-SCHUCKERTWERKE Erlangen, March 1st . 1962

Aktiengesellschaft Werner-von-Siemens-Str.Aktiengesellschaft Werner-von-Siemens-Str.

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Converter arrangement

In Stromrichteranlagen sind die Anschlüsse am Transformator und die Verbindungsleitungen· zu den Ventilzweigen im allgemeinen in einer Ebene nebeneinander angeordnet. Ferner sind die Ventilzweige im Stromrichter vorzugsweise nebeneinander angeordnet. Ein derartiger Aufbau kann zu einer unterschiedlichen Stromverteilung auf die einzelnen Phasen führen. Diese Unterschiede sind umso gröi3er, je größer der Nennstrom und. je kleiner die Nennspannung ist. In Anlagen für hohe Ströme, beispielsweise zur Versorgung von Elektrolysebädern mit Stromstärken von beispielsweise 100 000 A und mehr, kann diese Stromver-In power converter systems, the connections on the transformer and the connecting lines to the valve branches are generally arranged next to one another in one plane. Furthermore, the valve branches are preferably arranged next to one another in the converter. Such a structure can lead to a different current distribution to the individual phases. These differences are greater, the greater the rated current and. the lower the nominal voltage. In systems for high currents, for example for the supply of electrolysis baths with currents of for example 100 000 A and more, this electricity consumption can

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teilung zu Überlastungen einzelner Ventilzweige führen. Insbesondere bei Verwendung von Halbleiterventilen, die empfindlich gegen Überlastung sind, muß auf eine- gleichmäßige Verteilung des Stromes geachtet werden.division lead to overloading of individual valve branches. In particular When using semiconductor valves that are sensitive to overload, an even distribution must be ensured the river should be respected.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine Stromrichteranordnung für hohe Ströme mit parallelgeschalteten Halbleiterventilen, insbesondere mit einkristallinem Silizium-Halbleiterkörper, die über Transformatoren an ein Drehstromnetz angeschlossen ist.Accordingly, the invention relates to a converter arrangement for high currents with semiconductor valves connected in parallel, in particular with monocrystalline silicon semiconductor body, which is connected to a three-phase network via transformers.

Erfindungsgemäß besteht die Gesamtanordnung aus mehreren Stromrichtereinheiten, die einander parallelgeschaltet und von ge- trennten Transformatoren gespeist sind, deren Primärwicklungen in Reihe geschaltet sind. Zusätzlich kann durch Vertauschen der Leitungsanschlüsse von je zwei in Reihe geschalteten Transformatorprimärwicklungen zweier in der Phasenfolge benachbarter Phasen eine durch ungleiche Leitungsinduktivitäten verursachte Überlastung einzelner Ventilzweige weitgehend vermieden werden.According to the invention, the overall arrangement consists of several converter units, which are connected in parallel and fed by separate transformers, their primary windings are connected in series. In addition, by swapping the line connections of two transformer primary windings connected in series of two adjacent phases in the phase sequence, one caused by unequal line inductances Overloading of individual valve branches can be largely avoided.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel zwei Stromrichteranordnungen und einTo further explain the invention are in the drawing as an exemplary embodiment, two power converter assemblies and one

Stromdiagramm dargestellt.Current diagram shown.

Nach Fig. 1 sind die Enden einer Primärwicklung 3 eines Gleichrichtertransformators 2 an ein Drehstromnetz mit den Phasen R, S und T angeschlossen und das andere Ende mit einer in Stern geschalteten Primärwicklung 6 eines weiteren Gleichrichter-"According to Fig. 1, the ends of a primary winding 3 of a rectifier transformer 2 connected to a three-phase network with phases R, S and T and the other end to a star connected primary winding 6 of a further rectifier "

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transformator 5 verbunden. Die Sekundärwicklungen 4 und 7 der Transformatoren 2 und 5 speisen je eine Gleichrichtereinheit 11 bzw. 16 in Drehstrombrückenschaltung mit Ventilen 12 und 13 bzw. 17 und 18 in jedem Brückenzweig. Jeder der dargestellten Erückenzweige kann vorzugsweise eine Parallelschaltung von Ventilen, beispielsweise gesteuerte oder ungesteuerte Siliziuragleichrichterzellen, enthalten, von denen der Einfachheit halber nur je ein Ventil dargestellt ist. Im gemeinsamen Lastkreis der beiden Gleichrichtereinheiten 11 und 16 ist ein Verbraucher angeordnet, der einen ohmschen I Widerstandsantoil 24 und einen induktiven Widerstandsanteil 25 haben soll. Die Leitungsanschlüsse der mittleren Zuleitung S zur Primärwicklung 6 des Transformators 5 und des Außenleiters R sind vertauscht. Diese Vertauschung bewirkt gleiche Gesamtinduktivität in den Phasen R und S. Die Induktivitäten dieser beiden Phasen sind untereinander gleich und dem Betrage nach kleiner als diejenige der Phase T. Dieser Unterschied kann dadurch ausgeglichen werden, daß in den entsprechenden Zweigen der Brückenschaltungen 11 und 16 in Reihe mit den Ventilen zusätzliche Induktivitäten 14 und 15 bzw. 19 und 20 vorgesehen werden. In Anlagen mit Gleichspannungen unter 100 Volt und Stromstärken von mehreren kA aufwärts genügt u.U.transformer 5 connected. The secondary windings 4 and 7 the transformers 2 and 5 each feed a rectifier unit 11 or 16 in a three-phase bridge circuit with valves 12 and 13 or 17 and 18 in each bridge branch. Each of the depicted Bridging branches can preferably be a parallel connection of valves, for example controlled or uncontrolled Silicon rectifier cells included, of which only one valve is shown for the sake of simplicity. in the common load circuit of the two rectifier units 11 and 16, a consumer is arranged, which has an ohmic I. Resistance element 24 and an inductive resistance component 25 should have. The line connections of the middle lead S to the primary winding 6 of the transformer 5 and the outer conductor R are swapped. This reversal causes the same total inductance in phases R and S. The inductances these two phases are equal to each other and smaller in magnitude than that of phase T. This difference can be compensated for in that in the corresponding branches of the bridge circuits 11 and 16 in series with the valves additional inductances 14 and 15 or 19 and 20 are provided. In systems with DC voltages below 100 volts and currents of several kA upwards may be sufficient.

bereits eine Verlängerung der Leitungsschienen in dem betreffenden Brückenzweig durch entsprechende Gestaltung der räumlichen _>already an extension of the line rails in the relevant Bridge branch through appropriate design of the spatial _>

Anordnung der Leitungsschienen. -^Arrangement of the conductor rails. - ^

ο cn -οο cn -ο

Diese Maßnahme kann in einer Anordnung nach Fig. 3 entfallen, ¹^ in welcher noch eine dritte Stromrichtereinheit vorgesehen ist, die aus einem Transformator 8 mit einer Primärwicklung 9This measure can be used in an arrangement according to Fig. 3 are omitted, in which is provided ^ ^1, a third inverter unit consisting of a transformer 8 having a primary winding 9

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und einer Sekundärwicklung 10 sowie einer Anordnung in DrehBtrombruckenschaltung 21 mit Ventilen 22 und 25 in Jedem Brückenzweig besteht,· In dieser Anordung ist eine gleiche Induktivität der Leitungen dadurch herbeigeführt, daß zwischen den Primärwicklungen der Transformatoren 2 und 5 die Leitungsanschlüsse zwischen dem mittleren Leiter S und dem Außenleiter R und zwisphen den Primärwicklungen der Transformatoren 5 und 8 die Leitungsanschlüsse zwischen dem mittleren und dem anderen Außenlei-ter T vertauscht sind. Demzufolge sind die Ströme in jeder Phase der Primärwicklungen und damit auch die Ströme in den einzelnen Ventilzweigen der Stromrichtereinheiten 11, 16 und 21 gleich.and a secondary winding 10 as well as an arrangement in a rotary current bridge circuit 21 with valves 22 and 25 in each bridge branch, · In this arrangement there is an equal inductance of the lines brought about that between the primary windings of the transformers 2 and 5, the line connections between the middle conductor S and the outer conductor R and between the primary windings of the transformers 5 and 8, the line connections between the middle and the other outer conductor T. are swapped. As a result, the currents are in each phase of the primary windings and thus also the currents in the individual ones Valve branches of the converter units 11, 16 and 21 are the same.

In Fig. 3.ist der Strom in den Ventilzweigen einer Brückenhälfte einer Gleichrichteranordnung in Drehstrombrückenschaltung in Abhängigkeit von der Zeit in einem Diagramm veranschaulicht. Im Diagramm sind die in den beiden Außenleitern fließenden Ströme mit U und W und der im mittleren Leiter fließende Strom mit V bezeichnet. In den bekannten Stromrichteranordnungenv deren Transformatoranschlüsse und Gleichrichterzuleitungen räumlich annähernd in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind, ist die Induktivität des Kommutierungskreises zwischen einem der Außenleiter U bzw. W und dem mittleren Leiter V kleiner als die Induktivität zwischen den beiden Außenleitern U und W. Daraus ergibt sich eine schnellere Kommutierung des Stromes von einem Außenleiter zum mittleren Leiter als bei der Kommutierung von einem zum anderen Außenleiter. In den bekannten Anordnungen ist der Überlappungswinkel U₁ der Ströme in den Phasen V und W gleich dom Überlappungswinkel ü, der Ströme in den Phasen U und V. Der 'Überlappungswinkel ü« der Ströme in den beidenIn Fig. 3, the current in the valve branches of a bridge half of a rectifier arrangement in a three-phase bridge circuit as a function of time is illustrated in a diagram. In the diagram, the currents flowing in the two outer conductors are labeled U and W and the current flowing in the middle conductor is labeled V. In the known converter arrangements whose transformer connections and rectifier leads are spatially arranged next to one another in approximately one plane, the inductance of the commutation circuit between one of the outer conductors U or W and the middle conductor V is less than the inductance between the two outer conductors U and W. This results faster commutation of the current from one outer conductor to the middle conductor than when commutating from one outer conductor to the other. In the known arrangements, the overlap angle U _{1 of} the currents in phases V and W is equal to the overlap angle u, of the currents in phases U and V. The 'overlap angle u' of the currents in the two

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Außenleitern W und U ist größer als die tlberlappungswinkel U₁ und ü,, wie aus der strichpunktierten Kurve zu ersehen ist. In einer Stromriohteranordnung nach der Erfindung, beispielsweise nach den Figuren 1 und 2, ist der Überlappungswinkel der Ströme in den Brückenzweigen der Gleichrichtereinheiten gleich und damit ergeben sich gleiche Ströme in den Brückenzweigen.Outer conductors W and U is larger than the overlap angle U ₁ and U ,, as can be seen from the dash-dotted curve. In a current conductor arrangement according to the invention, for example according to FIGS. 1 and 2, the angle of overlap of the currents in the bridge branches of the rectifier units is the same and thus the same currents result in the bridge branches.

Dem Ausführungsbeispiel wurde eine Stromrichteranordnung mit Einheiten in Drehstrorabrückenschaltung zugrunde gelegt. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Gleichrichterschaltungen, beispielsweise bei der Doppelsternschaltung mit Saugdrossel, Λ angewendet werden.The exemplary embodiment is based on a converter arrangement with units in a three-phase bridge circuit. However, the invention can also be other rectifier circuits, such as the double star circuit with suction throttle, Λ be applied.

3 Patentansprüche
3 Figuren3 claims
3 figures

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Claims

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Claims

ir

M Λ Converter arrangement for high currents with parallel-connected Semiconductor valves, in particular with monocrystalline silicon semiconductor bodies, which are connected to a Three-phase network is connected, characterized in that the overall arrangement consists of several converter units that are connected in parallel to one another and by separate ones Transformers are fed whose primary windings in Heihe are switched.

2. Converter arrangement according to claim 1, characterized in that the line connections are connected between two lines Primary windings of at least two adjacent ones in the phase sequence Phases are reversed.

3 »converter arrangement according to claim 2, with two parallel-connected Converter units, characterized in that those bridge branches of the rectifier units which with the primary windings whose line connections have been swapped are coupled, contain additional inductances.

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