DE2231648C2

DE2231648C2 - Aus einem mehrphasigen Wechselstromnetz gespeiste Stromrichteranordnung

Info

Publication number: DE2231648C2
Application number: DE19722231648
Authority: DE
Inventors: Johannes Prof. Dr.-Ing. Förster; Alfons Dipl.-Ing. 1000 Berlin Schräder
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-06-23
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1986-03-06
Also published as: FR2189923B3; JPS5323931B2; JPS4962925A; DE2231648A1; GB1425990A; CH563683A5; FR2189923A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einem mehrphasigen Wechselstromnetz gespeiste Stromrichteranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist durch die US-PS 35 29 224, insbes. Fig. 11, bekannt.

Die steuerbaren Stromrichterventile der bekannten Anordnung werden während jeder Periode der angelegten Wechselspannungsversorgung einmal gezündet und durch Zünden der zugehörigen Löschthyristoren vorzeitig gelöscht, so daß sowohl der mittlere Spannungswert als auch der Verschiebungsfaktor der Grundschwingung gesteuert werden kann. Je nachdem ob das Zünden und Löschen symmetrisch oder unsymmetrisch zum Maximum der Wechselspannungshalbwelle erfolgt, läßt sich der Verschiebungsfaktor cos φ = 1 oder ein kapazitiver oder ein induktiver Verschiebungsfaktor einstellen.

Die grundsätzliche Möglichkeit, mit Hilfe der vorzeitigen Löschung des Stromes der steuerbaren Stromrichterventile die Verschlechterung des Leistungsfaktors, die durch die zwecks Spannungsregelung vorgenommene Zündverzögerung auftritt, wieder auszugleichen, so daß der Verschiebungsfaktor der Grundschwingung über den ganzen Spannungsregelbereich auf einen konstanten Beirag gehalten werden kann, ist auch aus der DE-PS 6 77 017 bekannt.

Bei der durch die obengenannte US-PS 35 29 224 bekannten Anordnung erfolgt die Umladung des Löschkondensators lastabhängig. Eine Umladung im Leerlauf ist nicht möglich, wodurch unter Umständen die Lösch

sicherheit gefährdet ist

Aufgabe der Erfindung ist es, eine steuerbare Stromrichteranordnung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der die Last keinerlei Einfluß auf die Höhe der Kondensatorladespannung hat, und die stets ohne besondere Vorkehrungen sofort betriebsbereit ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Diese Anordnung weist den zusätzlichen Vorteil auf, daß der Löschkondensator zusammen mit dem Ladewiderstand und der Ladediode überspannungsbegrenzend wirkt und die übliche RC-Beschattung des Transformators sowie unter Umständen auch die direkte RC-Beschaltung der steuerbaren Siromrichterventile ersetzen kann.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele sei die Erfindung im folgenden erläuten.

F i g. 1 zeigt eine Stromrichteranordnung gemäß der Erfindung.

F i g. 2 zeigt in Weiterbildung der Stromrichteranordnung entsprechend F i g. 1 eine Anordnung, bei der die Löschspannung und damit die Spannung an den Veniilen begrenzt ist.

In Fig. 1 ist eine aus Dioden 11,21,31 und steuerbaren Stromrichterventilen 10, 20, 30 aufgebaute halbgesteuerte Drehstromrichterbrücke dargestellt, deren Gleichstromklemmen mit einer aus einem Gleichstrommotor 5 und einer Gleichstrom-Glättungsdrossel 4 bestehenden Last und deren Drehstromanschlüsse mit den Klemmen 1, 2, 3 eines nicht näher bezeichneten Transformators verbunden sind.

Jeder Reihenschaltung aus Diode 11,21,31 und steuerbarem Stromrichterventil 10,20,30 ist eine aus einem Löschthyristor 12,22,32 und einer Freilaufdiode 13,23, 33 bestehende Reihenschaltung in der Weise parallelgeschaltet, daß der Löschthyristor dem steuerbaren Stromrichterventil und die Freilaufdiode der Diode zugeordnet ist. Der Verbindungspunkt vor, Löschthyristor und Freilaufdiode ist dabei einerseits über einen Löschkondensator 14, 24, 34 mit dem zugehörigen Phasenanschluß 1, 2, 3 und andererseits über eine Ladediode 15, 25, 35 und einen Ladewiderstand 16, 26, 36 mit einem der benachbarten Phasenanschlüsse verbunden. Sum der Verbindung mit den benachbarten Phasenanschlüssen ist auch der gemeinsame Anschluß der Reihenschaltungen aus Ladediode 15; 25; 35 und Ladewiderstand 16; 26; 36 an den Phasennullpunkt 0 möglich.

Die Löschkondensatoren werden über die Ladedioden und die Ladewiderstände je nach Anschluß entweder von der verketteten Spannung oder von der Phasenspannung des Drehstromnetzes auf die eingezeichnete Polarität aufgeladen.

Da der Ladekreis keinerlei Schaltglieder enthält, ist die Stromrichteranordnung nach Einschalten des Ncizschalters sofort betriebsbereit. Die Steuerbaren Stromrichterventile 10,20,30 werden zu wählbaren Zcitpunkten durch Zündung der ihnen zugeordneten Löschihyristoren 12, 22, 32 gelöscht, wobei der Löschkondcnsiiior 14, 24, 34 von der eingezeichneten Polarität ;iuf die eingeklammerte Polarität umgeladen wird. Dabei flicßl ein Umladestrom über den gezündeten Löschthyristor 12, 22 bzw. 32, die Last 4, 5, eine der Dioden der übrigen Brückenzweige und den Transformalor. Der durch die Last fließende Gleichstrom fließt anschließend im Freilauf über den gezündeten Löschthyrislor und die dazu in

Reihe liegende Freilaufdiode weiter bis das nachfolgende steuerbare Stromrichterventil gezündet wird. Durch Wiederzünden der steuerbaren Stromrichterventile kurz vor dem Nulldurchgang der positivtn Sperrspannung kann der auf die eingeklammerte Polarität umgeladene Löschkondensator auf die Last 4,5 entladen werden, wodurch die abgebbare Stromrichterspannung bzw. Leistung angehoben wird. Der Entladestrom fließt dabei über das erneut gezündete steuerbare Stromrichterventil, d'e Last und die am Löschkondensator angeschlossene Freilaufdiode. Durch die Entladung des Löschkondensators auf die Last wird die beim Löschen umgesetzte elektrische Energie überwiegend in Richtung der vom Stromrichter gespeisten Last bewegt, so daß Energiependdungen zwischen Netz und Stromrichter weitgehend vermieden werden. Die Umladeverluste und die damit verbundene Netzbelastung werden verringert, weil der Löschkondensator nicht mehr von der eingeklammerten Polarität aus um-, sondern nur noch von etwa der Ladung Null aus aufgeladen zu werden braucht.

Die Löschkondensatoren 14, 24, 34 dienen nicht nur zur Löschung der steuerbaren Stromrichterventile 10, 20,30. In Verbindung mit den Ladewiderständen 16,26, 36 können sie gleichzeitig die Funktion der den Transformatorphasen üblicherweise zwecks Überspannungsbcdämpfung zugeordneten /?C-Glieder übernehmen. Bei günstigen Betriebsbedingungen können sie auch die Funktion der den Ventilen direkt zugeordneten RC-Glieder übernehmen, so daß der Beschaltungsaufwand beträchtlich verringert wird.

In F i g. 2 ist eine andere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei der die am Löschkondensator beim Umschwingen auftretende Spannung begrenzt wird. Die Grundschaltung stimmt mit derjenigen in F i g. 1 gezeigten überein. Den Löschkondensatoren 14, 24, 34, die bipolar beansprucht werden, ist über Koppeldioden 19, 29,39 jeweils ein Zusatzkondensator 18; 28; 38 parallelgeschaltet, wobei die Koppeldioden 19,29,39 zwischen den Freilaufdioden 13,23, 33 und den Löschthyristoren 12,22,32 angeordnet und so gepolt sind, daß die Zusatzkondensatoren 18,28,38 zwar während des Umschwingcns der Löschkondensatoren 14,24,34, d. h. wenn diese die eingeklammerte Polarität annehmen, aufgeladen werden, nicht aber über die Ladedioden 15,25,35. Diese Zusatzkondensatoren werden also nur monopolar beansprucht.

Der Last 4, 5 ist eine zusätzliche Freilaufdiode 6 unmittelbar parallelgeschaltet, so daß die Löschthyristoren strommäßig entlastet werden, weil sie nur noch den Löschstrom aber nicht mehr den Freilaufstrom zu führen brauchen.

Nach dem Zünden des Löschthyristors wird zuerst nur eine geringere Kapazität, nämlich die des Löschkondensators, wirksam, weil der parallele Zusatzkondensator wegen der Koppeldiode unwirksam ist, solange sich die Polarität der Spannung am Löschkondensalor nicht auf die in Klammern dargestellte Polarität geändert hai. Sowie sich die Polarität umgekehrt hat, wird auch die Kapazität des Zusatzkondensators wirksam, so daß sich die zeitliche Änderung der Kondensatorspannung du/dl verringert. Entsprechend der dann größeren wirksamen Kapazität ist ist die Spannung, auf die der l.öschkondensator und der dazu parallel liegende Zusatzkondensator bei dieser Umladung aufgeladen wird, niedriger als wenn nur der Löschkondensator vorhanden wäre.

Die übrige Funktionsweise, unterscheidet sich nicht von der zu F i g. 1 beschriebenen

Die zuvor beschriebenen durch Löscheinrichtungen ergänzten halbgesteuerten DrehstromDrücken erlauben eine freizügige Einstellung der Brückengleichspannung über den gesamten Stellbereich. Durch gegensinnige Verschiebung der Zündzeitpunkte der steuerbaren Stromrichterventile und der Zündzeitpunkte der Löschthyristoren kann der Stromrichter derart ausgesteuert werden, daß der Strom gegenüber der Spannung leicht voreilt, d. h. der Verschiebungsfaktor cos φ der Stromschwingung etwa gleich 1 bzw. leicht kapazitiv ist.

Wichtig ist, daß auch eine ausreichend niedrige Gleichspannung, insbesondere bei motorischen Lasten, einstellbar ist, damit der Beschleunigungsvorgang stoßfrei erfolgt bzw. auch die Geschwindigkeit Null eingestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gewährleistet, daß zur Einstellung der niedrigsten Ausgangsspannung lediglich die Löschthyristoren, eventuell sogar nur die einiger Brückenzweige, gezündet werden, die steuerbaren Stromrichterventile dagegen gesperrt bleiben. Diese Betriebsweise wird vor allen Dingen dadurch erreicht, daß die Aufladung der Löschkondensatoren über besondere Ladedioden erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aus einem mehrphasigen Wechselstromnetz gespeiste Stromrichteranordnung mit steuerbaren Stromrichterventilen, die über eine Löschanordnung löschbar sind, mit einer aus Dioden (11, 21,31) und steuerbaren Stromrichterventilen (10,20,30) aufgebauten halbgesteuerten Stromrichterbrücke, in der jeder an einer Phase (1, 2, 3) angeschlossenen Reihenschaltung aus Diode (11; 21; 31) und steuerbarem Stromrichterventil (10; 20; 30) jeweils eine Reihenschaltung aus Löschthyristor (12; 22; 32) und Freilaufdiode (13; 23; 33) in der Weise parallelgeschaltet ist, daß der Löschthyristor dem steuerbaren Stromrichterventil und die Freilaufdiode der Diode zugeordnet itt, wobei der Verbindungspunkt von Lösclithyristor und Freilaufdiode einerseits über einen Löschkondensator (14; 24; 34) mit dem zugehörigen Phasenanschluß (1; 2; 3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Verbindungspunkt andererseits über eine Ladediode (15; 25; 35) und einen Ladewiderstand (16; 26; 36) mit einem der übrigen Phasenanschlüsse oder dem Phasennullpunkt (0) verbunden ist

2. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Löschkondensatoren (14, 24, 34) über Koppeldioden (19, 29, 39) Zusatzkondensatoren (18, 28, 38) parallelgeschaltet sind, wobei die Koppeldioden zwischen den Freilaufdioden (13,23,33) und den Löschthyristoren (12,22,32) angeordnet und so gepolt sind, daß die Zusatzkondensatoren nur während des Umschwingens der Löschkondensatoren aufladbar sind.