DE1563355B2 - Stromrichteranlage mit mehreren parallel arbeitenden zellen - Google Patents

Description

lichen rechteckförmigen Stromschienen und den zwischen ihnen liegenden Zellen gebildeten Leitersystems wesentlich mehr von der Größe der Längsinduktivität als von der Größe der Querinduktivität abhängt. Unter Längsinduktivität wird dabei die Induktivität des aus den beiden Stromschienen gebildeten, zwischen zwei Zellen liegenden Systems verstanden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß der Einfluß der Induktivität der Querzweige vernachlässigbar ist gegenüber der Induktivität der Längszweige. Das ist darauf zurückkzuführen, daß die Induktivität der Querzweige mit etwa 2 μΗ gegenüber dem ohmschen Widerstand dieser Querzweige, der im wesentlichen durch den Widerstand der Zellen bestimmt ist und etwa 4 bis 5 mOhm beträgt, vernachlässigbar ist. In den Längszweigen liegen die Verhältnisse gerade umgekehrt: Hier ist der ohmsche Anteil mit 0,2 μΟΙιπι gegenüber dem induktiven Anteil mit etwa 5 μΗ vemachlässigbar. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Stromschienen gelingt es, gerade die Größe der für die Stromverteilung entscheidenden Induktivität der Längszweige wesentlich herabzusetzen.

Die zweite der beiden dicht beieinander parallel verlaufenden Stromschienen kann dabei als Träger für die den einzelnen Zellen zugeordneten Sicherungen dienen. Beide Stromschienen können auch in an sich bekannter Weise mit Kanälen zur Aufnahme eines Kühlmittels versehen werden.

Eine weitere Verbesserung der Stromverteilung läßt sich erzielen, wenn man mehrere Anordnungen mit zwei Stromschienen und zwischen ihnen liegenden Zellen verwendet und diese elektrisch parallel schaltet. In diesem Falle ist es zweckmäßig, alle Zellen tragenden Schienen an beiden Enden durch Querschienen miteinander zu verbinden. Auf diese Weise läßt sich eine Beeinträchtigung der Stromverteilung während des Kommutierungsvorganges, hervorgerufen durch mit einer Nachbarphase verkettete Magnetfelder, verhindern.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem drei gleichartig ausgebildete Schienenpaare parallel geschaltet sind. Jedes Paar besteht aus den mit Z und S bezeichneten, rechteckigen Stromschienen, die so angeordnet sind, daß sie mit ihren Breitseiten einander gegenüberliegen. Der Abstand zwischen ihnen ist in F i g. 1 mit α bezeichnet und soll möglichst klein sein. Zweckmkäßig wird man zwischen jedem Schienenpaar Stützen aus Isolierstoff anordnen, die den gewünschten Abstand auch bei Kurzschlüssen sichern.

In F i g. 1 sind die einzelnen Zellen nur symbolisch dargestellt. Praktisch werden die Zellen ζ auf einer der beiden Stromschienen, z. B. auf der Schiene Z, in einer Reihe hintereinander auf der nach außen gerichteten Breitseite befestigt, wie das die Schnittzeichnung Fig. 2 zeigt. Die andere mit S bezeichnete Stromschiene dient zweckmäßig als Träger für die den einzelnen Zellen zugeordneten Sicherungen s. Die flexiblen Anschlüsse ν der einzelnen Zellen werden dann — wie in F i g. 1 strichpunktiert angedeutet — seitlich an dem Stromschienenpaar vorbeigeführt und an der mit S bezeichneten Schiene bzw. an der auf dieser Schiene befestigten, zugeordneten Sicherung angeschlossen.

F i g. 3 veranschaulicht die durch die Erfindung erreichte Verbesserung der Stromverteilung auf η parallel arbeitende, in gleichem Abstand voneinander in einer Reihe hintereinander angeordnete Zellen. Die mit A bezeichnete Kurve zeigt die Stromverteilung für die bisher üblichen Anordnungen mit zwei nebeneinanderliegenden Stromschienen. Die Darstellung zeigt, daß der Strom in einzelnen Zellen bei beispielsweise 24 parallel arbeitenden Zellen bis zu 28% von dem mittleren Zellenstrom (Gesamtstrom eines Zweiges dividiert durch die Zahl der parallel arbeitenden Zellen) abweicht. Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung der Schienen ergibt sich jedoch bei gleicher Zellenzahl — wie die hierfür gültige Kurve B zeigt — nur noch eine Abweichung von etwa 8 % vom mittleren Zellenstrom. Verwendet man zwei parallele Schienenpaare, dann sinkt — wie die Kurve C zeigt — die Abweichung bei gleicher Zellenzahl pro Schienenpaar sogar auf 4%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 PatentansDrüche· zentsatz der Zellen der Anlage nicht voll ausgela- F ' stet ist.

1. Stromrichteranlage mit mindestens einer Man ist daher von Anfang an bemüht gewesen, ersten Stromschiene, auf der auf der gleichen eine möglichst gleichmäßige Stromverteilung auf alle Seite mehrere parallel arbeitende Halbleiterzellen 5 parallel arbeitenden Zellen,zu „erreichen. Zu diesem in einer Reihe hintereinander derart befestigt Zweck hat man beispielsweise; die einzelnen parallel sind, daß der eine Anschluß jeder Zelle mit die- arbeitenden Zweige induktividerart miteinander geser Stromschiene elektrisch leitend verbunden koppelt; daß in jedem Zweig bei einer Zunahme des ist, und mit einer jeder ersten Stromschiene züge- Stromes eine ihr entgegenwirkende EMK erzeugt ordneten und zu ihr parallel verlaufenden zweiten io wird und umgekehrt. Hierzu hat man beispielsweise Stromschiene mit im wesentlichen gleicher Ge- die Zuleitung zu jeder Zelle durch einen Ringkern stalt, mit der der andere Anschluß jeder Zelle mit einer Sekundärwicklung gesteckt und alle Sekunelektrisch verbunden ist, dadurch gekenn- därwicklungen zu einem Kurzschlußkreis miteinzeichnet, daß die einander entsprechenden ander verbunden (deutsche Patentschrift 760 086). Flächen beider Stromschienen (S, Z) im mög- i₅ Andere Anordnungen dieser Art kommen ohne liehst geringen Abstand, (α) voneinander verlau- Sekundärwicklungen aus. Dabei ist ein einziger Mafen und daß die Zellen (z) bzw. ihre Anschlüsse gnetkem mit entsprechend vielen den einzelnen (v) an den beiden anderen, zu den genannten parallel arbeitenden Zellen zugeordneten Durchbrü-Flächen parallel verlaufenden äußeren Flächen chen vorgesehen, durch die die Zuleitung zu den befestigt sind. 20 einzelnen Zellen geführt werden (deutsche Auslege-

2. Stromrichteranlage nach Anspruch 1, da- schrift 1 065 079).

durch gekennzeichnet, daß die Stromschienen Der Aufwand für diese bekannten Anordnungen

(S, Z) rechteckige Form haben und daß die ist verhältnismäßig groß und teuer. Man hat daher

Breitseiten der beiden Stromschienen (S, Z) ein- versucht, eine bessere Stromverteilung unmittelbar

ander gegenüberliegen. 25 durch konstruktive Maßnahmen zu erreichen. So ist

3. Stromrichteranlage nach Anspruch 1 oder 2, es beispielsweise bekannt (deutsche Auslegeschrift dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten 1076 252), die parallelgeschalteten Zellen in zwei Stromschiene (S) die den Zellen (z) zugeordneten räumlich voneinander entfernte Gruppen zu teilen, Sicherungen (s) befestigt sind. zwischen denen ein Abstand besteht, der relativ groß

4. Stromrichteranlage nach einem der An- 30 ist gegenüber dem Abstand zweier benachbarter sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Zellen jeder Gruppe. Diese Lösung ist jedoch nur mindestens die die Zellen (z) tragende Strom- brauchbar, wenn verhältnismäßig wenig Zellen parschiene (Z) Kanäle zur Aufnahme eines Kühl- allel geschaltet werden müssen. Bei einer größeren mittels hat. Anzahl parallel arbeitender Zellen ist die hierdurch

5. Stromrichteranlage nach einem der An- 35 erreichbare Stromverteilung bereits zu schlecht. Absprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gesehen davon stört bei dieser Lösung der relativ jeder Zweig des Stromrichters aus mehreren An- große Platzbedarf.

Ordnungen mit zwei Stromschienen (S, Z) und Bei einer anderen bekannten Anlage (deutsche zwischen ihnen liegenden Zellen (z) besteht und Auslegeschrift 1 082 675) hat man den zwischen den daß diese Anordnungen elektrisch parallel ge- 40 beiden parallel verlaufenden Stromschienen liegenschaltet sind, den, jeweils mindestens eine Zelle enthaltenden

6. Stromrichteranlage nach Anspruch 5, da- Stromkreis U-förmig ausgebildet. Durch diese Maßdurch gekennzeichnet, daß mindestens die die nähme läßt sich der Einfluß der Querinduktivität Zellen (z) tragenden Stromschienen (Z) an beiden zwischen den beiden Sammelschienen vermindern. Enden durch Querschienen miteinander verbun- 45 Trotzdem ist aber auch bei dieser Anordnung keine den sind. befriedigende Stromverteilung zu erzielen, wenn eine

größere Zahl von Zellen, beispielsweise 20 bis 24 Zellen, parallel zwischen den beiden Stromschienen an-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichter- ' geordnet werden müssen.: 1 >:
anlage mit mindestens einer ersten Stromschiene, auf 5°' 'Für alle bekannten Anordnungen ist charakterider auf der gleichen Seite mehrere parallel arbeitende stisch, daß die beiden rechteckigen Stromschienen, Halbleiterzellen in einer Reihe hintereinander derart zwischen denen die parallel arbeitenden Zellen angebefestigt sind, daß der eine Anschluß jeder Zelle mit schlossen sind, so angeordnet sind, daß sie mit ihren dieser Stromschiene elektrisch leitend verbunden ist, \ schmalen Seiten einander zugewandt sind,
und mit einer jeder ersten Stromschiene zugeordneten 55 Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stromrichterund zu ihr parallel verlauf enden zweiten Stromschiene anlage mit parallel arbeitenden: .Zellen zu schaffen, mit im wesentlichen gleicher Gestalt, mit der der die eine wesentlich bessere Stromverteilung auch bei andere Anschluß jeder Zelle elektrisch verbunden ist. sehr vielen parallel arbeitenden Zellen ermöglicht.

Ohne besondere Maßnahmen werden die einzelnen Diese Aufgabe wird bei einer Stromrichteranlage der Zellen derartiger Stromrichter sehr- unterschiedlich 60 eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gebelastet. Der von den einzelnen Zellen geführte löst, daß die einander entsprechenden Flächen beider. Strom weicht dabei um so mehr von dem mittleren Stromschienen in möglichst geringem Abstand von-Zellenstrom ab, je größer die Zahl der parallel einander verlaufen und daß die Zellen bzw. ihre arbeitenden Zellen ist. Sofern man die Anlage nicht Anschlüsse an den beiden anderen, zu den genannmit Zellen verschiedener Leistungsfähigkeit bestücken 65 ten Flächen parallel verlaufenden äußeren Flächen will, muß man somit Zellen verwenden, die den befestigt sind.

maximal möglichen Zellenstrom dauernd aushalten. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß

Das hat aber zur Folge, daß dann ein großer Pro- die Stromverteilung des aus den beiden im wesent-