DE2463094C2 - Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom - Google Patents

Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom

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DE2463094C2 DE19742463094 DE2463094A DE2463094C2 DE 2463094 C2 DE2463094 C2 DE 2463094C2 DE 19742463094 DE19742463094 DE 19742463094 DE 2463094 A DE2463094 A DE 2463094A DE 2463094 C2 DE2463094 C2 DE 2463094C2
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Adolf Dipl.-Ing. 5100 Aachen Müller-Hellmann
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mittels einer halbgesteuerten Brückenschaltung, deren einem ersten Gleichstrompol zugeordnete erste Gleichrichterelemente als ungesteuerte Ventile und deren dem zweiten ^0 Gleichstrompol zugeordnete zweite Gleichrichterelemente als zünd- und zwangslöschbare Ventile ausgebildet sind, wobei jeweils an jeden Wechselstromanschluß gleichsinnig mit dem zweiten Gleichrichterelement ein als zünd- und zwangslöschbares Ventil ausgebildetes " drittes Gleichrichterelement angeschlossen ist und eine Saugdrossel vorgesehen ist, deren erster äußerer Anschluß mit den gleichstromseitigen Anschlüssen der zweiten Gleichrichterelemente, deren zweiter äußerer Anschluß mit den gleichstromseitigen Anschlüssen der b0 dritten Gleiehriehterelemente und deren Mittelanzapfung mit dem zweiten Gleichstrompol verbunden ist, und wobei für alle zünd- und zwangslöschbaren Ventile eine einzige Einrichtung zur Zwangslöschung vorgesehenist, nach Patent 23 49 866. b5
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann Anwendung finden bei Schienenfahrzeugen und Trolleybussen.
Die halbgesteuerte Brückenschaltung kann als symmetrische oder unsymmetrische Schaltung ausgeführt werden. Beim Betrieb des Zweipulsstromrichters tritt je nach Steuerwinkel eine mehr oder weniger große Phasenverschiebung auf, so daß im Teillastbereich ein ungünstiger Leistungsfaktor entsteht (H.-Ch. Skudelny, »Analyse der halbgesteuerten Einphasenbrückenschaltung«, Archiv für Elektrotechnik 55, (1972), Seite 44 bis 56; G. Möltgen, »Eigenschaften des Strom· ichters in zweipulsiger halbgesteuerter Brückenschaltung«, Elektrische Bahnen 39 (1968), 11, Seite 256 bis 264).
Bei Bahnstromversorgungen werden durch Verbraucher mit einem schlechten Leistungsfaktor die Anlagen stark belastet. Es ist bekannt, zur Verbesserung des Leistungsfaktors zwei oder mehrere halbgesteuerte Brücken hintereinander zu schalten (H.-Ch. Skudelny, »Stromrichterschaltungen für Wechselstromtriebfahrzeuge«, ETZ-A 1956, Seite 240 bis 259).
Eine andere bekannte Möglichkeit besteht in der Zwangskommutierung der Thyristoren, bei der der Stromfluß aus dem Netz vorzeitig unterbrochen wird (J. Förster, »Löschbare Fahrzeugstromrichter zur Netzentlastung und -Stützung«, Elektrische Bahnen 43 (1972), Seite 13 bis 19). Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß Oberschwingungen erzeugt werden, und daß die Zwangskommutierung für den vollen Strom ausgelegt werden muß.
Im Hauptpatent wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen mit zwei ineinander verschachtelten, halbgesteuerten löschbaren Brückenschaltungen, die mit Hilfe einer Saugdrossel gemeinsam einen Lastkreis speisen. Ein wesentlicher Vorteil der Schaltungen gemäß Hauptpatent liegt in der Möglichkeit, die Ausgangsgleichspannung über die Wahl von Zünd- und Löschwinkel zu beeinflussen und damit einen optimalen Leistungsfaktor zu bekommen (sogenannte Sektorsteuerung).
Gemäß Hauptpatent ist für alle steuerbaren Ventile eine einzige Einrichtung zur Zwar.gslöschung vorgesehen. Die Einrichtung zur Zwangslöschung ist in der Weise ausgebildet, daß zwei. Hilfithyristoren vorgesehen sind, von denen jeweils einer mit einem äußeren Anschluß mit je einer Seite der Saugdrossel verbunden ist, während die anderen äußeren Anschlüsse beider Hilfsthyristoren über einen Kondensator miteinander verbunden sind und daß jede Kondensatorklemme über jeweils einen weiteren Hilfsthyristor mit jeder Wechselstromklemme verbunden ist.
Der Kommutierungskondensator muß dabei so dimensioniert werden, daß er die Energie der Leitungsinduktivitäten aufnehmen kann, damit keine zu hohe Spannung an den Ventilen entsteht. Bei geringer Leitungsinduktivität muß dagegen zweckmäßig die Kondensatorspannung überwacht werden, um die Kommutierung zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, den Kommutierungsvorgang und die Wirksamkeit der Löscheinrichtung zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß ein erster und ein zweiter Hilfsthyristor vorgesehen sind, die einerseits jeweils an einem äußeren Anschluß der Saugdrossel liegen, andererseits über einen Kondensator zusammengeschaltet sind, daß an den beiden Klemmen des Kondensators desweiteren ein dritter und ein vierter Hilfsthyristor angeschlossen sind, die andererseits miteinander verbunden sind, wobei der so gebildete gemeinsame Knotenpunkt über einen Stützkondensator mit dem ersten Gleichstrorrmol sowie
über zwei vierte Gleichrichterelemente als ungesteuerte Ventile mit den Wechselstromanschlüssen verbunden ist.
In diesem Zusammenhang ist es aus der ETZ-A, 1972, Seite 556 bis 559 bekannt, bei einem Zweipuls-Gleichstromsteller eine gemeinsame Löscheinrichtung für die Hauptthyristoren vorzusehen, die aus vier Thyristoren und einem Kondensator besteht. Zwei der Thyristoren liegen einerseits an jeweils einem äußeren Anschluß einer Saugdrossfl und andererseits am Kondensator. Die beiden weiteren Thyristoren sind ebenfalls am Kondensator angeschlossen und bilden mit ihren anodenseitigen Anschlüssen einen gemeinsamen Knotenpunkt
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Stützkondensator die beim Löschen in der Netzinduktivität gespeicherte Energie aufnimmt, was insbesondere beim Betrieb an einem Netz mit großen Leitungsinduktivitäten, wie es z. B. bei einer Oberleitung bei Schienenfahrzeugen der Fall ist, wichtig ist Der Stützkondensator wird wegen der gekennzeichneten Anschaltung auf den Scheitelwert der Netzspannung aufgeladen. Bei geeignet?:.- Grobe des Stützkondensators kann die Löschung der Hauptventile ein oder mehrmals mit Hilfe der Löschventile und des Kommutierungskondensators erfolgen. Der Stützkondensator stellt dabei die Kommutierung sicher.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Im einzelnen besteht die Schaltungsanordnung aus dem eingangsseitigen Transformator 1 mit den sekundärseitigen Klemmen 2 und 3, wobei an die Klemme 2 die steuerbaren Hauptventile Ti und T3 an die K'emme 3 die steuerbaren Hauptventile T2 und 7"4 angeschlossen sind und weiterhin an die Klemme 2 das ungesteuerte Ventil D1 und an die Klemme 3 das ungesteuerte Ventil D 2. Die Leitungsinduktivität ist mit L, der über Klemme 2 fließende Wechselstrom ist mit iN sowie die am Transformator liegende Spannung ist mit Ue bezeichnet
Der gemeinsame Knotenpunkt der Ventile D 1 und D 2 ist mit 13 bezeichnet und bildet gleichzeitig den Minuspol 12 des ausgangsseitigen Lastkreises. Der Pluspol 11 des Lastkreises ist mit der Mittelanzapfung einer Saugdrossel LS verbunden. Am einen äußeren
Anschluß 6 der Saugdrossel Z-S liegen Hauptventile T3 und Γ4 sowie am weiteren äußeren Anschluß 7 die Hauptventile TX und TZ
Die Schaltungsanordnung besitzt weiterhin eine gemeinsame Löscheinrichtung au? den steuerbaren Hilfsventilen T5, TT, TS und TlO. Das Hilfsventil T5 liegt dabei am Anschluß 7 und das Hilfsventil 7~10 am Anschluß 6 der Drossel LS. Das Hilfsventil TS ist mit der Kathode eines ungesteuerten Ventils D 7 verbunden, das andererseits an der Klemme 2 liegt. Das Hilfsventil Tl ist mit der Kathode eines ungesteuerten Ventils D 8 verbunden, das andererseits an der Klemme 3 liegt. Der gemeinsame Knotenpunkt beider Ventile Dl und DS ist mit 10 bezeichnet und liegt über einen Stützkondensator CS am Knotenpunkt 13. Die Knotenpunkte 4 und 5 zwischen den Hilfsventilen TS und TS bzw. Tl und TlO sind über einen Kommutierungs-Kondensator C1 verbunden.
Je eine Freilaufdiode D3 und D4 ist mit ihrer Kathode an jeweils eine Klemme 6 bzw. 7 der Saugdrossel LS und mit ihrer Anode γ veils zusammen mit der Anode des entsprechenden yngesteuertsn Ventils Dl bzw. D 2 an den Minuspol 12 des ausgangsseitigen Lastkreises angeschlossen.
Der Stützkondensator CS wird nur mit einer Spannungsrichtung belastet. Es kann somit auch ein unipolarer Kondensator, z. B. Elektrolyt-Kondensator, eingesetzt werden.
Der Vorteil der Schaltung besteht darin, daß der Löschkreis an die konstante Spannung des Stützkondensators CS gelegt wird und nur vier Löschthyristoren TS, TiO. Tl, TS erforderlich sind.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß aus dem Stützkondensator CS Verbraucher aus einer nahezu konstanten Spannung gespeist werden können (z. B. Hilfsbetriebe).
Vorteilhaft wird eine weitere Verwendung der Schaltung dann erreicht, wenn die Ausgangsklemmen 11 und 12 kurzgeschlossen werden. Der Zweipulsg!=ichstromsteller dient nun dazu, wechselweise Energie aus dem Netz zu entnehmen und sie in der Netzdrossel L und 'ti Stützkondensator CS zu speichern. Am Stützkondensator CS kann dann ein Hauptantrieb angeschlossen werden (z. B. ein Wechselrichter zur Speisungeines Drehstrommotors).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mittels einer haJbgesteuerten Brükkenschaltung« deren einem ersten Gleichstrompol (12) zugeordnete erste Gleichrichterelemente als ungesteuerte Ventile (Dl, D 2) und deren dem zweiten Gleichstrompol (11) zugeordnete zweite Gleichrichterelemente als zünd- und zwangslöschbare Ventile (Tl, T2) ausgebildet sind, wobei jeweils an jeden Wechselstromanschluß (2, 3) gleichsinnig mit dem zweiten Gleichrichterelement (Tl bzw. T2) ein als zünd- und zwangslöschbares Ventil ausgebildetes drittes Gleichrichterelement (T3 bzw. Γ4) >> angeschlossen ist und eine Saugdrossel (LS) vorgesehen ist, deren erster äußerer Anschluß mit den gleichstromseitigen Anschlüssen der zweiten Gleichrichterelemente (Tl, T2), deren zweiter äußerer Anschluß mit den gleichstromseitigen 2Q Anschlüsiin der dritten Gleichrichterelemente (T3, T 4) und deren Mittelanzapfung mit dem zweiten Gleichstrompol (11) verbunden ist, und wobei für alle zünd- und zwangslöschbaren Ventile (Tl, T2, T3, TA) eine einzige Einrichtung zur Zwangslöschung vorgesehen ist, nach Patent 23 49 866, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster (TS) und ein zweiter Hilfsthyristor (TlO) vorgesehen sind, die einerseits jeweils an einem äußeren Anschluß der Saugdrossel (LS) liegen, andererseits über einen Kondensator (C 1) zusammengeschaltet sind, daß an den beiden Klemmen des Kondensators (C \) des weiteren ein drit^'.r (T7) und ein vierter Hilfsthyristor (T8) angeschlossen sind, die andererseits miteinander Verbundes sind, wobei der so gebildete gemeinsame Knotenpunkt (10) über einen Stützkondensator (CS) mit dem ersten Gleichstrompol (12) sowie über zwei vierte Gleichrichterelemente als ungesteuerte Ventile (D 7, D 8) mit den Wechselstromanschlüssen (2,3) verbunden ist.
DE19742463094 1973-10-04 1974-11-28 Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom Expired DE2463094C2 (de)

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Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Elektrische Bahnen" 39 (1968), S.256-264 *
"Elektrische Bahnen" 43 (1972), S.13-19 *
"ETZ-A", 1956, S.240-259 *
"ETZ-A", 1972, S.556-559 *
DE-Z.: "Archiv für Elektrotechnik" 55 (1972), S.44-56 *

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