DE1638146A1

DE1638146A1 - Gleichrichtergeraet

Info

Publication number: DE1638146A1
Application number: DE1968ST027832
Authority: DE
Inventors: Roland Steiner; Harald Voelkel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1968-02-01
Filing date: 1968-02-01
Publication date: 1971-06-24
Also published as: GB1221284A; DE1638146B2

Description

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STANDARD ELEKTRIK LORENZ
Aktiengesellschaft
Stuttgart-Zuffenhausen
Hellmuth-Hirth-Straße 42

SEL/Reg. 11 6l8

Case: R.Steiner - H.Völkel 5-4

Gleichrichtergerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleichrichtergerät mit

geregeltem Ausgang, das für eine höhere Belastung bestimmt Λ

Es ist bereits bekannt bei Gleichrichtergeräten für höhere Belastung mehrere Gleichrichter parallel an den Verbraucher anzuschließen. Hierbei kann man z.B. zwei Gleichrichter parallel an einen gemeinsamen Transformator anschließen, der regelbar ausgebildet ist (vgl. die bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung ρ 55 251 D 21f, 12). Hier wird also die Regelung auf der Wechselstromseite vorgenommen. Bei dieser bekannten Anordnung sind jedem Gleichrichter der beispielsweise aus einer Brückenschaltung bestehen kann, auf der Wechselstromseite außerdem noch Drosseln zur Strombegrenzung getrennt zugeordnet.

Die Parallelschaltung von mehreren für sich ungeregelten Gleichrichtern zur gemeinsamen Speisung eines Verbrauchers bereitet auch im allgemeinen keine wesentlichen Schwierigkeiten. Es treten erst dann größere Probleme auf, wenn die Ausgangswerte des Gleichrichters geregelt werden sollen, bzw. wenn einzelne geregelte Gleichrichtergeräte im Parallelbetrieb arbeiten sollen.

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Um die Schwierigkeiten beim Parallelbetrieb von magnetisch auf den gleichen Spannungswert geregelten Gleichrichtern zu umgehen, die hauptsächlich in einer unterschiedlichen Belastung der einzelnen Gleichrichter bestehen, hat man beispielsweise gleichartige Punkte der Stellglieder bzw. Steuerkreise miteinander verbunden (vgl. die bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung S 24 324/21c-67/10). Es wurde auch bereits versucht, die Steuerglieder der einzelnen parallel geschalteten Gleichrichter mit einem Stromeinfluß der anderen Gleichrichter zu versehen (DAS 1 132 225).

Schließlich wurde die Stromdifferenz von zwei Gleichrichtergeräten zur Einwirkung auf die Regler der einzelnen Geräte, die parallel an den Verbraucher angeschlossen sind, gebracht (DAS 1 199 861).

Alle diese bekannten Anordnungen zeigen, daß es schwierig ist, mehrere Gleichrichtergeräte.mit geregeltem Ausgang parallel arbeiten zu lassen, da sich über die Sammelschiene die einzelnen Regler gegenseitig beeinflußen.

Ein anderes Problem bei Gleichrichtergeräten für große Leistungen besteht darin, daß der Aufwand an Regelmitteln bei großen Stromstärken beträchtlich wird. Man hat daher schon versucht, einem Hauptgleichrichter einen Hilfsgleichrichter parallel zu schalten, der allein Mittel zur Konstanthaltung der Ausgangsspannung enthält und der über einen Magnetverstärker die Spannung des Hauptgleichrichters konstant hält (DAS 1 042 O83; Trotzdem ist auch in diesem Falle der Aufwand an Regelmitteln noch verhältnismäßig'hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleichrichtergerät mit geregelter Ausgangsspannung zu schaffen, das sich

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leicht für eine große Belastung ausbauen läßt und bei dem die Schwierigkeiten der Parallelschaltung von Gleichrichtergeräten vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein Regler auf der Wechselstromseite vorgesehen ist, der für die höchste Gesamtleistung des Gleichrichtergerätes bemessen ist und daß einzelne Gleichrichtereinheiten, bestehend aus Transformator, Gleichrichtersatz und Siebglied vorgesehen sind, die nur für je einen Teil der Gesamtleistung bemessen sind und parallel zueinander an den Verbraucher angeschlossen sind.

Bei dem Gleichrichtergerät gemäß der Erfindung wird durch die an sich bekannte Verlegung der Regelung auf die Wechselstromseite erreicht, daß die Gleichrichtereinheiten für sich ungeregelt sind, so daß deren Parallelschaltung keine besonderen Schwierigkeiten bereitet. Ein solches Gleichrichtergerät kann daher durch Hinzufügen von Gleichrichtereinheiten stufenweise bis auf den vorgesehenen höchsten Belastungswert ausgebaut werden, ohne daß sonst eine Veränderung an dem Gerät vorgenommen werden muß.

Bisher bestand ein Vorurteil dagegen, einen Regler für den Gesamtstrom des Gleichrichtergerätes zu bemessen. Durch die in letzter Zeit bekanntgewordene Thyristorregelung, bei der ein steuerbarer Gleichrichter im Wechselstromkreis durch Spannungsimpulse von einem Impulsgerät in den leitenden Zustand umgeschaltet werden kann, ist der Aufwand bei höherer zu steuernder Stromstärke allein auf die steuerbaren Gleichrichter beschränkt, während das die Steuerimpulse liefernde Impulsgerät ohne weiteres Thyristoren sehr verschiedener Leistung steuern kann. Ausgehend von diesen Überlegungen wurde daher eine Anordnung gewählt, bei der die Steuerung der Aus-

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gangsspannung im Wechselstromkreis mit Hilfe von Thyristoren vorgenommen wird, so daß sich der Aufwand an Steuermitteln im wesentlichen auf das die Steuerimpulse erzeugende Gerät beschränkt. Die Leistung des Steuergerätes kann in einfacher Weise dadurch erhöht werden, daß die Thyristoren gegen solche höherer Leistung ausgetauscht werden.

Gemäß der Erfindung besteht das Gleichrichtergerät somit aus einer Steuereinheit und einer oder mehreren Gleichrichtereinheiten und kann in einfacher Weise dadurch für höhere Leistungen ausgebaut werden, daß weitere Gleichrichtereinheiten zu der ersten Gleichrichtereinheit parallelgeschaltet werden und gegebenenfalls in der Steuereinheit die Thyristoren gegen solche höherer Leistung ausgetauscht werden.

Da sich bei Ungleichmäßigkeiten bei den Gleichrichtereinheiten eine ungleichmäßige Belastung ergeben könnte, werden gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung die Gleichrichtereinheiten als vollkommen gleiche Baueinheiten ausgebildet, bei denen sowohl die einzelnen Bauelemente in vollkommen gleicher Weise auf einer Grundplatte angeordnet sind, als auch die elektrischen Werte der einzelnen Bauelemente vollkommen gleich gewählt sind. Dies gilt beispielsweise bezüglich der Drahtstärke und Windungszahl der Wickelgüter und der Kennlinie der Gleichrichterelemente.

Es ist auf diese Weise möglich, ein Gleichrichtergerät zu schaffen, das in einfacher Weise bis zu hohen Stromstärken ausbaufähig ist und das aus wenigen einzelnen Grundbausteinen besteht, die sich leicht in großer Zahl herstellen lassen. Dadurch wird nicht nur die Herstellung von Gleichrichtergeräten verbilligt, sondern auch die Lagerhaltung vereinfacht.

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Die einzelnen Baueinheiten können auch so zusammengefügt werden, daß Gleichrichtergeräte für mehrphasigewWechselstrom in ebenso einfacher Weise aufgebaut werden können

Die Erfindung soll anhand der Figuren näher erläutert werden:

Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Gleichrichtergerätes gemäß der Erfindung aus einzelnen Bausteinen für Wechselstrom und

Figur 2 ein Gerät für Drehstrom.

Das Gleichrichtergerät nach Figur 1 besteht aus einzelnen Bausteinen und zwar aus einer Schalteinheit 1, einer Steuereinheit 2 und mindestens einer Gleichrichtereinheit 3· Beim Ausbau für höhere Belastung können mehrere Gleichrichtereinheiten 3 parallelgeschaltet werden. Es ist auch noch möglich, eine oder mehrere Zusatzeinheiten 4 vorzusehen, um dem Gleichrichtergerät bestimmte zusätzliche Eigenschaften zu verleihen. Die Zusatzeinheit 4 kann z.B. aus einer Kombination von Gegenzellen bestehen, zusätzliche Siebglieder oder auch einen Zusatzgleichrichter enthalten, wie es bei Geräten mit Batteriereserve zur Aufladung der Batterie in Reihe mit dem normalen Gleichrichter bekannt ist.

In der Schalteinheit 1 sind alle Schalt- und Kontrollgeräte zusammengefaßt. Sie enthält insbesondere die Eingangsanschlüsse 5, den Hauptschalter 7, die Ausgangsanschlüsse 6 sowie gegebenenfalls einen Spannungsmesser 8 und einen Strommesser 9. Es können jedoch noch weitere Schalt- und Kontrollinstrumente vorgesehen sein.

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Die mit 2 bezeichnete Steuereinheit enthält die Einrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung der Gleichrichter. Sie ist mit einer nicht dargestellten Fühlerleitung mit dem Ausgang der Gleichrichtereinheiten 3 verbunden. Insbesondere ist die Steuereinheit 2 so ausgebildet, daß der Strom auf der Wechselstromseite der Gleichrichtereinheiten mit zwei antiparallel geschalteten Thyristoren'10 geregelt wird. Die Regelung erfolgt durch Spannungsimpulse, die von einem Impulsgerät 11 in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheiten geliefert wird. Es wurde bereits erwähnt, daß das Impulsgerät zur Beeinflußung von Thyristoren verschiedener Leistung geeignet ist und der Regelaufwand bei höherer Leistung sich lediglich auf die Verwendung von Thyristoren 10 für höhere Leistung beschränkt.

Die Gleichrichtereinheiten 3 sind an die Steuereinheit 2 angeschlossen und enthalten einen Transformator 12, einen Gleichrichter 13 und noch entsprechende Siebglieder, die beispielsweise aus zwei Siebdrosseln 14 und zwei Siebkondensatoren 15 bestehen. Außerdem kann noch eine Sicherung in jeder Gleichrichtereinheit vorgesehen sein'. Wesentlich ist, daß alle Gleichrichtereinheiten 3 vollkommen gleich aufgebaut sind, d.h., daß die Bauelemente, wie Transformator, Gleichrichter, Drossel und Kondensator, in gleicher Weise auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind und daß auch die Bemessung aller Teile die gleiche ist. So muß beispielsweise die Wicklung bei den Drosseln 14 und dem Transformator 12 bei allen Gleichrichtergeräten jeweils aus dem gleichen Draht hergestellt sein und in gleicher Weise gewickelt sein. Dies bietet jedoch keine Schwierigkeiten und erleichtert nur die Serienhersteilung sol- * eher Geräte. Auf diese Weise haben alle Gleichrichtergeräte gleiche Kennwerte, so daß keine Schwierigkeiten bei der Parallelschaltung infolge ungleichmäßiger Belastung auftreten .

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Es erübrigt sich auch, wie dies bei der Parallelschaltung von Gleichrichtergeräten mit geregeltem Ausgang erforderlich ist, besondere Maßnahmen bei der Parallelschaltung zu treffen.

In Figur 2 ist eine Abwandlung des Gleichrichtergerätes gemäß der Erfindung für Dreiphasenstrom dargestellt. Die Schalteinheit 1 hat entsprechend einen mehrphasigen Eingang und dieser nachgeschaltet sind drei untereinander vollkommen gleiche Steuereinheiten 21,22, und 23, und zwar ist für jede Phase des Wechselstromes eine Steuereinheit vorgesehen. An die einzelnen Steuereinheiten sind nur in der beschriebenen Weise Gleichrichtereinheiten 310, 320 und 330 angeschlossen. Wie bereits beschrieben, sind auch diese Gleichrichtereinheiten untereinander vollkommen gleich. Um dieses Gerät nun auf höhere Leistungen zu erweitern, ist es nur erforderlich, jeweils weitere Gleichrichtereinheiten parallel zu schalten. Wie in Figur 2 angedeutet, werden der Gleichrichtereinheit 310 die beiden Gleichrichtereinheiten 311 und 312 parallelgeschaltet, der Gleichrichtereinheit 320 werden die Einheiten 321 und 322 parallelgeschaltet und der Gleichrichtereinheit 330 werden die Einheiten 331 und 332 parallelgeschaltet. Natürlich müssen bei jeder Phase gleich viele Gleichrichtereinheiten parallelgeschaltet sein. Es kann auch in diesem Falle eines oder mehrere weitere Zusatzgeräte 4 vorgesehen sein, wie dies anhand von Figur 1 angedeutet wurde. Auch ist, wie ersichtlich, die Anordnung nicht auf Dreiphasenstrom beschränkt.

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Anlagen;

11 Patentansprüche

2 Bl. Zeichnungen (2 Fig.)

1 Verzeichnis d.verwendeten Bezeichnungen

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Claims

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Patentansprüche

.j) Geregeltes Gleichrichtergerät, enthaltend einen Regler auf der Wechselstromseite, Transformator, Gleichrichter, Siebglied, sowie Schalter und Kontrollinstrumente, dadurch gekennzeic h η e t, daß der Regler für die höchste Gesamtleistung bemessen ist und einzelne Gleichrichtereinheiten aus Transformator, Gleichrichter, und Siebglied vorgesehen sind, die für je einen Teil der Gesamtleistung bemessen sind und parallel zueinander an den Verbraucher angeschlossen sind.

2.) Gleichrichtergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Gleichrichtereinheiten sowohl die Bauelemente in gleicher Weise auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind, als auch hinsichtlich ihrer elektrischen Bemessungen, wie Drahtstärke und Windungszahl der Wickelgüter und Kennlinie der Gleichrichter, vollkommen gleich sind.

3.) Gleichrichtergerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler als auf einer Grundplatte angeordnete Steuereinheit ausgebildet ist, die einen Thyristorregler enthält, dessen Impulsgerät zur Aussteuerung der leistungsstärksten, infrage kommenden Thyristoren bemessen ist und dessen Thyristoren leicht austauschbar angeordnet sind.

4.) Gleichrichtergerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter sowie die Meß- und Kontrollgeräte auf einer gemeinsamen Grundplatte zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

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5.) Gleichrichtergerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit Filter zur Funkentstörung enthält.

6.) Gleichrichtergerät nach Anspruch 1 bis 5₃ dadurch gekennzeichnet, daß für Mehrphasenbetrieb für jede Phase eine Steuereinheit vorgesehen ist und alle Steuereinheiten in Aufbau und Bemessung vollkommen gleich sind.

7.) Gleichrichtergerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Zusatzgeräte vorgesehen sind, dessen Bauteile auf einer Grundplatte zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

8.) Gleichrichtergerät nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgerät einen Zusatzgleichrichter enthält .

9.) Gleichrichtergerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet» daß das Zusatzgerät Gegenzellen enthält.

10.) Gleichrichtergerät nach Anspruch 1 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß alle Baueinheiten mit ihren Grundplatten in oder an einem gemeinsamen Rahmen befestigt sind.

11.) Glexchrichtergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheiten an ihren Grundplatten hakenförmige Ansätze haben, mit denen sie in den gemeinsamen Rahmen eingehängt sind.

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