DE2226875A1

DE2226875A1 - Gleichrichteranordnung in sechspulsiger mittelpunktschaltung

Info

Publication number: DE2226875A1
Application number: DE19722226875
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dr Ing Moeltgen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-06-02
Filing date: 1972-06-02
Publication date: 1973-12-20
Also published as: JPS4956129A; JPS5327812B2

Description

Gleichrichteranordnung in sechspulsiger Mittelpunktschaltung Die Erfindung betrifft eine Gleichrichteranordnung mit einem Drehstromtransformator, dessen Primärwicklung von einem Drehstromne-tz gespeist ist und dessen sechs Sekundärteilwicklungen mit sechs Halbleiterventilen zu einer sechspulsigen Mittelpunktschaltung zusammengeschaltet sind, an welche ein Gleichstromverbraucher angeschlossen ist.
Eine solche Gleichrichteranordnung ist aus dem Siemens-Fachbuch "Netzgeführte Stromrichter mit Thyristoren", Herausgeber und Verlag: Siemens Aktiengesellschaft, Berlin - München, 1967, Seiten 111 bis 118, insbesondere Bild 79 unter der Bezeichnung "Stromrichter in sechspulsiger Sternpunktschaltung" oder "Stromrichter in sechspulsiger Mittelpunktschaltung" bekannt. Die Primärwicklung des Drehstromtransiormators mußin Dreieck geschaltet sein. An die sechsphasige Sekundärwicklung sind steuerbare Halbleiterventile angeschlossen. Die Primärwickluug des Drehstromtransformators darf nicht in Stern geschaltet sein, da sich sonst ein Jochstreufluß ausbildet, der eine erhebliche Erwärmung des Transformatorkessels zur Folge hat.
Soll ein Gleichstromverbraucher mit einem sehr hohen Gleichstrom, z. B. mit 10 000 A, und einer niedrigen Gleichspannung, z. B. 20 V, gespeist werden, so wird man zweckmäßigerweise nicht die erwähnte Gleichrichteranordnung, sondern einen sechspulsigen Stromrichter in Saugdrosselschaltung verwenden, da dieser eine bessere Ausnutzung der Halbleiterventile gewährleistet. Die Stromführungsdauer seiner Halbleiterventile ist doppelt so lang wie bei der eingangs genannten Gleichrichteranordnung. kin solcher sechspulsiger Stromrichter in Saugdrosselschaltung ist aus dem bereits genannten Siemens-Fachbuch, Seiten 119 bis 132, insbesondere Bild 84 bekannt. Dieser Stromrichter enthält einen Drehstromtransformator, dessen Primärwicklung beliebig geschaltet sein darf. Je drei der auf der Sekundärseite des Drehstromtransformators angeschlossenen sechs steuerbaren Halbleiterventile sind zu einer dreipulsigen Mittelpunktschaltung zusammengefaßt. Beide dreipulsigen Mittelpunktschaltungen arbeiten über einen induktiven Spannungsteiler parallel. Dieser ist als Drosselspule mit Mittelanzapfung, also als sogenannte Saugdrossel ausgeführt.
Eine solche Saugdrossel ist jedoch sehr schwierig herzustellen, wenn die Gleichspannung sehr niedrig ist. Der Grund dafür besteht darin, daß dede der beiden Teildrosseln aus wenigen oder aus nur einer einzigen Windung mit großem Querschnitt bestehen kann. Wegen der unterschiedlichen Streuung und der unterschiedlichen ohmschen Widerstände der Teildrosseln einschließlich ihrer Zuleitungen zu den beiden Sternpunkten der Jeweils drei Sekundärteilwicklungen besteht die Gefahr, daß eine ungleichmäßige Stromaufteilung auf die beiden dreipulsigen Teilsysteme entsteht. Die Gefahr steigt erheblich, wenn der Stromrichter gesteuert betrieben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine steuerbare Gleichrichteranordnung, insbesondere für sehr hohen Gleichstrom und sehr niedrige Gleichspannung anzugeben, welche die Vorteile des bekannten sechspulsigen Stromrichters in Saugdrosselschaltung hat, aber ohne die schwer ausführbare Saugdrossel auskomm-t.
Die Erfindung geht von folgenden Uberlegungen aus: Wird die bekannte Gleichrichteranordnung anstelle der steuerbaren Haibleiterventile mit Dioden versehen und die Steuerung über einen Drehstromsteller vorgenommen, so wird wegen del- für Thyristoren zulässigen Spannungen die erforderliche netzseitige Spannung auf weniger oder allenfalls 500 V festgelegt. In diesem Fall können immer TrockentransTol?nlatoren verwendet werden. Wird nun ein solcher Trockentransformator in Stern-Sechsphasenstern-Schaltung verwendet, so tritt der erwähnte Jochstreufluß mit dreifacher Ne-tzIrecuenz auf, der die gleiche Wirkung wie eine Saugdrossel hat, also eine Stromführungsdauer der Halbleiterventile entsprechend gleich oder größer 1200 erzwingt. Im gesteuerten Betrieb stellen sich dabei keine Ungleichheiten in der Strombelastung der Dioden ein.
Der Jochstreufluß ist immer als Nachteil gewertet und bisher nie ausgenutzt worden, weil er bei Oltransformatoren eine unzulässige Erwärmung des Kessels zur Folge hat, und weil der dem kritischen Strom der Saugdrosselschaltung entsprechende Gleichstrom wesentlich höher liegt als bei dem bekannten Wechselrichter in Saugdrosselschaltung.
Die Erfindung beruht auf der erkenntnis, daß das jedoch nebensächlich ist in den Fällen, in denen lediglich eine gute Stromausnutzung der Halbleiterventile erwünscht ist, insbesondere bei der Speisung vorwiegend ohmscher Verbraucher, wie z. B. bei der elektrischen Erwärmung.
Die Erfindung geht also von der eingangs genannten Gleichrichteranordnung aus. Sie besteht darin, daß die Primärwicklung des Drehstromtransformators in Stern geschaltet und vom Drehstromnetz über einen Drehs-tromsteller gespeist ist, daß die Halbleiterventile Dioden sind, und daß als Drehstromtransformator ein Trockentransformator vorgesehen ist.
Die Gleichrichteranordnung gemäß der windung wird im folgenden anhand eines in der ljigur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Sin Drehstromnetz mit den Phasen K, S, T und einer Netzspannung von 380 V speist über einen Drehstromsteller 2 die Primärteilwicklungen 3, 4 und 5 eines Drehstromtransformators 6, der als Trockentransformator ausgeführt ist.
Der Drehstromsteller 2 enthält in jeder Phasenleitung zwei antiparallel geschaltete s-teuerbare Ventile 7 und 8, 9 und 10 bzw. 11 und 12, insbesondere Thyristoren. Die Primärteilwicklungen 3, 4 und 5 sind in Stern geschaltet.
Auf jedem Schenkel des Drehstromtransformators 6 sind zwei Sekundärteilwicklungen 13 und 14, 15 und 16 bzw. 17 und 18 angeordnet. Diese sind mit sechs Dioden 19 bis 24 zu einer sechspulsigen Mittelpunktschaltung zusammengefaßt, an welche ein Gleichstromverbraucher 25, insbesondere ein ohmscher Verbraucher angeschlossen ist. Die Spannung am Gleichstromverbraucher 25 ist sehr niedrig und beträgt z. B. 10 V. Der durch den Gleichstromverbraucher 25 fließende Gleichstrom besitzt einen Wert von z. B. 5000 A und wird über die Stromführungsdauer der Ventile 7 bis 12 des Drehstromstellers 2 gesteuert. Die dargestellte Gleichrichteranordnung besitzt dasselbe Verhalten wie der bekannte sechspulsige Stromrichter in Sugdrosselschaltung, ohne daß eine besondere Saugdrossel erforderlich ist.
1 Patentanspruch 1 Figur

Claims

Patentanspruch Gleichrichteranordnung mit einem Drehstromtransformator, dessen Primärwicklung von einem Drehstromnetz gespeist ist und dessen sechs Sekundärteilwicklungen mit sechs Halbleiterventilen zu einer sechspulsigen Mittelpunktschaltung zusammengeschaltet sind, an welche ein Gleichstromverbraucher angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (3, 4, 5) des Drehstromtransformators (6) in Stern geschaltet und vom Drehstromnetz (tS, S, T) über einen Drehstromsteller (2) gespeist ist, daß die Halbleiterventile Dioden (19. bis 24) sind, und daß als Drehstrontransformator (6) ein Trockentransformator vorgesehen ist.

L e e r s e i t e