DE2654538A1

DE2654538A1 - Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem wechselstrom

Info

Publication number: DE2654538A1
Application number: DE19762654538
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Kahlen
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-12-02
Filing date: 1976-12-02
Publication date: 1978-06-08
Also published as: FR2373185B1; FR2373185A1

Description

BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT

MANNHEIM _ - BgOWN BOVERI

Mp.-Nr. 663/76 Mannheim, den 30. November 1976

ZFE/P3-Pp/dr

"Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur
;blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigen. _:Wechselstrom mit einer hohen Leitungsinduktivität oder mit einer :in einer Wechselstromleitung liegenden Glättungsdrossel und/oder .Transformatorenwicklung, einem an die Wechselstromleitungen angeschlossenen ungesteuerten Vollwellengleichrichter, mindestens
einem in Reihe zu diesem geschalteten, über eine Löscheinrichtung zwangslöschbaren Halbleitersteller und mindestens einer Freilaufdiode zwischen dem Ausgang des Halbleiterstellers und dem einen der beiden ausgangsseitigen Gleichstrompole.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mit einer hohen Leitungsinduktivität oder mit :einer in der Wechselstromleitung liegenden Glättungsdrossel und/ oder wechseistromseitigen Transformatorenwicklungen, mit einer
halbgesteuerten, löschbaren, symmetrischen Brückenschalt.ung mit Löscheinrichtung und mit mindestens einer ausgangsseitig parallel ; eingeschalteten Freilaufdiode.

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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von dreiphasigem Wechselstrom mit wechselstromseitigen Transformatorwicklungen, mit einem ersten ungesteuerten "Vollwellengleichrichter und einer vollgesteuerten,löschbaren Brückenschaltung.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von dreiphasigem Wechselstrom mit wechselstromseitigen Transformatorwicklungen, mit einem ersten ungesteuerten Vollwellengleichrichter und einer vollgesteuerten, löschbax-en Brückenschaltung.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von einphasigem Wechselstrom mit einem wechselstromseitigen Transformator, an dessen Sekundärwicklungsenden eine halb- oder vollgesteuerte, löschbare Brückerischaltung (die Alternative "halb- oder vollgesteuert" wird als selbstverständlich angesehen) angeschlossen ist, mit mindestens einer Löscheinrichtung und mit mindestens einem Stützkondensator.

Derartige Schaltungsanordnungen finden vorzugsweise

Anwendung in der Antriebstechnik, z.B.

für elektrische Triebfahrzeuge. Gleichstromseitig kann ein Gleichstromverbraucher oder über einen Gleichspannungs- oder Gleichstromzwischenkreis und einen Wechselrichter ein Drehstromverbraucher angeschlossen sein.

Derartige Schaltungsanordnungen sind in der vorgenannten Reihenfolge bekannt aus dem Buch von Heumann/Stumpe, "Thyristoren Eigenschaften und Anwendungen" dritte Auflage (1974), S. 238; aus der DT-OS 24 56 213 (Zusatz zur Patentanmeldung P 23 49 866.0), wobei sich die erstgenannte Literaturstelle auf die beiden erstgenannten Varianten und die zweitgenannte

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Literaturstelle auf die drei letztgenannten Varianten bezieht.

Aus der DT-OS 24 56 213 ist es bekannt, zur Gleichrichtung von Wechselspannungen in ein- und mehrphasigen Netzen die eingesetzten Stromrichter in Anschnitts- und Abschnittssteuerung zu betreiben. Die bekannte Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung erlaubt auch eine Gleichrichtung in zweistufiger Anschnitts- und Abschnittssteuerung bzw. -kommutierung. Hinsichtlich der vorgenannten Begriffe und der grundsätzlichen Probleme wird auf folgende Literaturstellen verwiesen: ETZ-A Bd. 94 (1973), H. 8, S. 466 bis 471; Zeitschrift "Elektrische Bahnen" 43. Jg. (1972), H. 1, S. 13 bis 19; DT-OS 21 26 111; Zeitschrift "Elektrische Bahnen" 44. Jahrgang (1973), S. 279 bis 284 und 1974, S. 15 bis 18. Diese Literatur ist auch in der älteren Patentanmeldung P 25 30 961.9 behandelt, die sich auf ein- und mehrfach- folgegesteuerte Brückenschaltungen bezieht.

Die bekannten Einrichtungen ermöglichen die Erweiterung auf η-stufige Gleichrichtung und m-phasige Netze nur mit einem höheren Bauelementeaufwand.

Der Erfindung liegt, ausgehend von den eingangs genannten Grundschaltungen, die Aufgabe zugrunde, sowohl die einstufige Gleichrichtung in einphasigen Wechselstromnetzen als auch die η-stufige Gleichrichtung in m-phasigen Netzen unter der Voraussetzung gut geglätteter Gleichgrößen mit geringem Schaltungsaufwand zu erreichen.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht, ausgehend von der eingangs erstgenannten bekannten Schaltungsanordnung (Heumann/Stumpe s.ο.) erfindungsgemäß darin, daß zwischen der Löscheinrichtung und dem einen Gleichstrompol ein Stützkondensator angeschlossen und mit seiner an die Löscheinrichtung angeschlossenen Elektrode über Dioden mit den Wechselstromleitungen verbunden ist. -4-

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ZH/P4F 1 IbJixlOOO/Kfc'l-

Diese Schaltungsanordnung eignet sich vorteilhaft für Wechselstromnetze mit größeren Leistungsinduktivitäten, wie sie z. B. zur Speisung von elektrischen Schienenfahrzeugen vorhanden sind. Wäre der Stützkondensator mit den entsprechenden Dioden nicht vorhanden, so wäre die Schaltungsanordnung zwar funktionsfähig; ι aber sie könnte nur zur Speisung von elektrischen Antrieben ver-j wendet werden, wenn das speisende Wechselstromnetz eine geringe Leistungsinduktivität besitzt. Weiterhin ist es wesentlich, daß ■ der Stützkondensator und die Löscheinrichtung unmittelbar verbunden sind. Bei fehlender Verbindung würde die in der voraus- · setzungsgemäß hohen Leitungsinduktivität gespeicherte Energie bei einer Unterbrechung des Stromkreises, z. B. durch einen Löschvorgang, den in der Löscheinrichtung vorhandenen Löschbzw. Kommutierungskondensator sehr hoch aufladen. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann bei einer Löschung des abkommutierenden Hauptthyristors des Gleichstromstellers die in den Leitungsinduktivitäten und/oder einer Gluttungsdrossel gespeicherte Energie über die an die Wechselstromleitungen angeschlossenen Dioden in den Stützkondensator fließen. Eine Überladung des Stützkondensators durch die mit jedem Löschvorgang verbundene Aufladung erfolgt nicht, weil die Energiespeicher enthaltende Löscheinrichtung des Gleichstromstellers an den Stützkondensator angeschlossen ist.

Zweckmäßig sind zur zweistufigen Auf- und Abkommutierung zwei zwangslöschbare Halbleitersteller jeweils einerseits sowohl mit einer Freilaufdiode als auch über eine Drosselspule mit dem anderen Gleichstrompol und andererseits über Thyristoren mit der als Suinmenlöscheinrichtung dienenden Löscheinrichtung aus einem Löschthyristor und einer dazu parallelen Reihenschaltung aus Löschkondensator und -drossel verbunden.

Eine weitere Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht in der Um-.

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P 4 F 1 ii> Ί UOüihi ι

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Wandlung der Reihenschaltung der ungesteuerten Brückenschaltung und des Gleichstromstellers bzw. der Gleichstromsteller in eine Parallelschaltung. Dadurch entsteht eine löschbare,symmetrische Brückenschaltung.Unter Bezug auf die eingangs erwähnt bekannte Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mit einer hohen wechselstromseitigen Leitungsinduktivität oder einer Glättungsdrossel und/oder wechselstromseitigen Transformatorenwicklungen, mit einer halbgesteuerten, löschbaren, symmetrischen Brückenschaltung mit Löscheinrichtung und mit mindestens einer ausgangsseitip parallel eingeschalteten Freilaufdiode (Heumann/Stumpe s.o.)

besieht diese Lösung

/erfindungsgemäß darin, daß die halbgesteuerte, löschbare symmetrische Brückenschaltung Teil einer Parallelschaltung eines ungesteuerten Vollwellengleichrichters und mindestens zweier über die als Summenlöscheinrichtung dienende Löscheinrichtung zwangslöschbarer Hauptthyristoren ist, wobei mindestens zwei Dioden des Vollwellengleichrichters den ungesteuerten BrÜckenteil und die Hauptthyristoren den gesteuerten Brückenteil bilder daß die weiteren Dioden des Vollwellengleichrichters sowohl an die Löscheinrichtung als auch an einen Stützkondensator angeschlossen sind, der zwischen die Löscheinrichtung und den einen der beiden ausgangsseitigen Gleichstrompole^eschaltet ist.

Bei dieser Schaltung steht der Stützkondensator über zwei Dioder des Vollwellengleichrichters - in der Wirkungsweise jedoch ebenso, wie anhand der ersten Lösungsvariante vorgehend beschrieben ist, - mit dem speisenden Wechselstromnetz in Verbindung.

Zweckmäßig ist die aus einem Löschthyristor und aus einer zu diesem parallelen Reihenschaltung einer Drossel mit einem Löschkondensator bestehende Löscheinrichtung üter eine erste Diode mit den an den anderen der beiden Gleichstrompole angeschlossenen Hauptelektroden der Hauptthyristoren verbunden.

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Der Stützkondensator kann somit über den Löschthyristor, die erste Diode und einen leitenden Hauptthyristor dem Wechselspannungsnetz parallel geschaltet werden.

Vorzugsweise liegt antiparallel zu der zwischen den weiteren Dioden des Vollwellengleichrichters und dem steuerbaren Brückenteil und somit dem anderen der beiden Gleichstrompole geschalteten Löscheinrichtung und der ersten Diode eine zweite Diode. Diese Schaltungsanordnung ermöglicht vorteilhaft eine sperrspannungsfreie Kommutierung.

Zwecks zwei- oder mehrstufiger Auf- und Abkommutierung sind zwei oder mehr steuerbare Brückenteile mit jeweils zwei zwangslöschbaren Hauptthyristoren und einer Freilaufdiode an den Vollwellengleichrichter und die Summen-Löscheinrichtung angeschlossen, wobei die Summen-Löscheinrichtung einerseits an die weiteren Dioden des Vollwellengleichrichters und andererseits jeweils über einen Thyristor mit den mit dem anderen Gleichstrompol verbundenen Anschlüssen der steuerbaren Brückenteile verbunden ist. Die Ausgänge der steuerbaren Brückenteile bzw. -zweige werden natürlich über Glättungsdrosseln mit dem gleichstromseitigen Lastkreis verbunden .

Bei dieser Schaltung wird folglich im Gegensatz zur einstufigen Schaltung die Summen-Löscheinrichtung jeweils mit einem Thyristor an die zugehörigen Hauptthyristoren angeschaltet. Es versteht sich, daß die verschiedenen Brückenteile bzw. -zweige zur verschiedenen Zeiten oder gemeinsam gelöscht werden können. Die Erweiterung dieser Schaltung auf eine Schaltung mit beliebig stufiger Auf- und Abkommutierung ist möglich. Ebenso läßt sich die Schaltungsanordnung in einfacher Weise auf die halbgesteuerte, symmetrische Glei chrichtung an einem dreiphasigen Wechselstromnetz erweitern.

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Eine weitere Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht ausgehend von einer aus der DT-OS 24 56 213 bekannten Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von dreiphasigem Wechselstrom mit wechselstromseitigen Transformatorwicklungen, mit einem ersten ungesteuerten Vollwellengleichrichter und einer vollgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung darin, daß. erfindungsgemäß für jede Brückenhälfte der vollgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung eine Löscheinrichtung vorgesehen ist, wobei jede Löscheinrichtung auf einer Seite über eine Diode an die mit dem einen bzw. dem anderen der beiden Gleichstrompole verbundenen Hauptelektroden der Hauptthyristoren der vollgesteuerten Brückenschaltung und auf der anderen Seite über einen Stützkondensator mit dem anderen bzw. dem einen der beiden Gleichstrompole verbunden ist. Auch dieser Schaltung kann, wie an sich aus Heumann/Stumpe bekannt ist, eine Freilaufdiode gleichstromseitig parallel geschaltet werden, so daß beim Löschen eines Thyristors der vollgesteuerten Brückenschaltung der Strom jeweils auf die Freilaufdiode kommutieren kann. Im vorstehend bereits anhand der anderen Schaltung aufgezeigten Sinn wird der jeweilige Stützkondensator durch die ent- j

sprechenden Dioden des eingangsseitigen Vollwellengleichrichters gespeist, wenn ein entsprechender Hauptthyristor der vollgesteuerten Brückenschaltung leitet. Vorteilhaft können somit die Stützkondensatoren gesteuert aufgeladen werden, so daß ein Stromstoß beim ersten Einschalten vermieden wird. Mit Hilfe der Löschthyristoren können die Stützkondensatoren wiederum jeweils über die zu löschenden Hauptthyristoren dem Wechselstromnetz parallel geschaltet werden.

Zweckmäßig liegt zwischen den gleichstromseitigen Elektroden der Dioden des ersten Vollwellengleichrichters und den gleichstromseitigen Elektroden der Thyristoren der vollgesteuerten Brückenschaltung jeweils eine Diode, und es sind die wechselstromseitigen Brückenverbindungspunkte des ersten Vollwellen-

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gleichrichters und der vollgesteuerten Brückenschaltung je Phase gemeinsam an ein Transformatorenwicklungsende angeschlossen. Die Dioden dienen in dieser Schaltung wiederum vorteilhaft zur sperrspannungsfreien Kommutierung.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorbeschriebenen Schaltungsanordnung hinsichtlich der Kommutierung der Hauptthyristoren auf die Freilaufdiode besteht darin, daß erfindungsgemäß die wechselstromseitigen Brückenverbindungspunkte eines zweiten, anstelle der Freilaufdiode als Freilaufkreis dienenden Vollwellengleichrichters an Anzapfungen von in Sternschaltung geschalteten Transformatorwicklungen und die wechselstromseitigen Brückenverbindungspunkte der vollgesteuerten Brückenschaltung an die Transformatorwicklungsenden der Transformatorwicklungen angeschlossen sind, daß die gleichnamigen Pole dieser beiden Brücken miteinander verbunden sind und daß der erste^ollwellengleichrichter mit seinen Brückenverbindungspunkten mit den Brückenverbindungspunkten der vollgesteuerten Brückenschaltung verbunden ist und mit seinem einen Pol an den Verbindungspunkt zwischen der ersten Löscheinrichtung undden einen Stützkondensator und mit seinem anderen Pol an den Verbindungspunkt zwischen der zweiten Löscheinrichtung und den anderen Stützkondensator angeschlossen ist. Mit diesen Maßnahmen wird der Oberschwingungsgehalt der Gleichspannung erheblich gesenkt; denn die Gleichspannung wird nach der Löschung nicht wie bei der Schaltung mit Freilaufdiode au Null, sondernnur auf die Spannung des ungesteuerten Stromrichters abgesenkt. Aus diesem Grunde kann bei dieser Schaltungs auch eine vom Laststrom abhängige Aufladung der Kommutierungskondensatoren in den Löscheinrichtungen vorgenommen werden,d.h. die Stützkondensatoren können bei einer Variante dieser Schaltungsanordnung ebenso entfallen wie die Verbindungsdioden zwischen den Gleichpolen und den beiden Löscheinrichtungen.

Eine weitere Variante dieser Schaltungsanordnung zur blind-

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leistungssparenden Gleichrichtung von dreiphasigem Wechselstrom mit wechselstromseitigen Transformatorwicklungen, mit zwei ungesteuerten Vollwellengleichrichtern und einer vollgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung besteht darin, daß erfindungsgemäß für beide Brückenhälften der vollgesteuerten, löschbaren Brücken schaltung ein einziger Löschkondensator vorgesehen ist, daß die wechselstromseitigen Brückenverbindungspunkte des ersten VoIlwellengleichrichters und der vollgesteuerten löschbaren Brückenschaltung je Phase gemeinsam an ein Transformatorenwicklungsende der in Stern geschalteten Transformatorwicklung angeschlossen sind, daß der zweite, als Freilaufkreis dienende Vollwellengleichrichter mit seinen wechselstromseitigen Brückenverbindungs punkten mit den Anzapfungen der Transformatorwicklungen und mit seinen beiden gleichstromseitigen Polen zum einen jeweils mit den gleichnamigen Polen der vollgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung und zum anderen über Dioden mit einer Elektrode des j Löschkondensators verbunden ist und daß die andere Elektrode desj Löschkondensators über zwei Thyristoren mit den beiden gleich- ', stromseitigen Polen der vollgesteuerten, löschbaren Brücken- ; schaltung verbunden ist. Bei dieser Schaltungsanordnung ist der | Bauelementeaufwand vorteilhaft erheblich reduziert.

Analog zu den vorbeschriebenen löschbaren Drehstrombrückenschaltungen kann auch eine löschbare Einphasenbrückenschaltung mit einer Kommutierung auf eine Mittelanzapfung des Transformators realisiert werden. Dabei wird zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ausgegangen von einer Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von einphasigem Wechselstrom mit einem wechselstromseitigen Transformator, an dessen Sekundärwicklungsenden eine halb- oder vollgesteuerte, löschbare Brücken schaltung angeschlossen ist, mit mindestens einer Löscheinrich-' tung und mit mindestens einem Stützko'ndensator (DT-OS 24 56 213)4 Erfindungsgemäß weist die Sekundärwicklung des Transformators j

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eine Anzapfung auf, an die ein Verbindungspunkt zwischen zwei in Reihe zwischen den Gleichstrompolen liegenden Dioden angeschlossen ist und ist (sind) die Löscheinrichtung(en) mit ihrem ersten Anschluß über zwei entgegengesetzt gepolte Dioden an die Sekundärwicklungsenden und mit ihrem zweiten Anschluß mit einem der beiden Gleichstrompole verbunden.

Bei der Ausführung mit halbgesteuerter Brückenschaltung ist ein erster Stützkondensator zwischen den ersten Anschluß der Löscheinrichtung und den einen Gleichstrompol geschaltet. Ein zweiter Stützkondensator kann zwischen den ersten Anschluß der Löscheinrichtung und die Anzapfung eingeschleift sein.

Bei der Ausführung mit vollgesteuerter Brückenschaltung sind zwei Löscheinrichtungen vorgesehen. Die jeweils ersten Anschlüsse derselben sind mit einer Elektrode des Stützkondensators verbunden, dessen andere Elektrode an der Anzapfung liegt. Die Transformatoranzapfung kann bei dieser Schaltungsanordnung bei einem beliebigen Spannungsverhältnis gewählt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Reihenschaltung eines ungesteuerten Vollwellengleichrichters mit einem Halbleitersteller mit Löscheinrichtung und mit Stützkondensator,

Fig. 2 eine Reihenschaltung gemäß Fig. 1 mit zwei Halbleiterstellern für eine zweistufige Auf- und Abkommutierung,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung mit halbgesteuerter, löschbarer, symmetrischer Brückenschaltung,

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Fig.		eine symmetrische, löschbare Brückenschaltung für eine
		einstufige Auf- und Abkommutierung mit Stützkondensa
	5	tor wie in Fig. 3, jedoch mit sperrspannungsfreier
		Kommutierung,
Fig.	6	eine löschbare, symmetrische Brückenschaltung für eine
		zweistufige Auf- und Abkommutierung,
Fig.		eine Schaltungsanordnung entsprechend Fig. 4, jedoch
	7	für die einstufige Auf- und Abkommutierung an einem
	8	dreiphasigen Netz,
Fig.		eine Umzeichnung zu Fig. 6,
Fig.		eine Schaltungsanordnung mit vollgesteuerter Brücken
	9	schaltung mit Löscheinrichtungen für beide Brücken
		hälften,
Fig.		eine Schaltungsanordnung mit Anschluß eines ungesteuer
	10	ten Vollwellengleichrichters an Transformatoranzapfung«
		und mit einer vollgesteuerten Brückenschaltung,
Fig.		eine Weiterbildung der Schaltung gemäß Fig. 9 mit zwei
	11	ungesteuerten Voilwellengleichrichtern und einer voll
	12	gesteuerten, löschbaren Brückenschaltung,
Fig.		ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel zu Fig. 10,
Fig,	13	die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 10, jedoch mit nur
		einem Löschkondensator,
Fig,		eine Schaltungsanordnung mit halbgesteuerter, lösch
		barer Einphasenbrückenschaltung mit einer Kommutierung
	auf eine Mittelanzapfung eines Transformators,

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Fig. 14 eine vollgesteuerte, löschbare Einphasenbrückenschaltung mit einer Kommutierung auf eine beliebige Anzapfung eines Transformators und

Fig. 15a Zeitdiagramme elektrischer Größen der Schaltungsan- : bis 15c Ordnung.

: Für die Schaltungsanordnung gemäß Fig.1 wird davon ausgegangen, ■ ' daß das mit einer Wechselspannungsquelle U«, symbolisierte | Wechselspannungsnetz eine große Leitungsinduktivität L_n besitzt.¹ An dieses Wechselspannungsnetz sind in Reihe hintereinander ein ungesteuerter Vollwellengleichrichter 1 und ein steuerbarer, ; zwangslöschbarer Halbleitersteller 2 angeschaltet. Der Halbleitersteller 2 besteht im einfachsten Fall aus einem Thyristor T1 mit einer an sich bekannten Steuereinrichtung (nicht dargestellt vergl. Heumann/Stumpe) an seiner Steuerelektrode und mit einer Löscheinrichtung 3, bestehend aus der Parallelschaltung eines Löschthyristors T3 mit der Reihenschaltung zweier Energie- ; speicher, eines Löschkondensators C1 und einer Drossel L1.

■ Zwischen die ausgangsseitigen Gleichstrompole 4 und 5 ist eine Freilaufdiode D5 parallel geschaltet. Ein Stützkondensator C2 ist mit seiner einen Elektrode mit dem einen Gleichstrompol 4 (in den Ausführungsbeispielen ist der eine Gleichstrompol 4 jeweils der Minuspul und der andere Gleichstrompol 5 jeweils der Pluspol) und mit seiner anderen Elektrode über zwei Dioden D7 und D8 mit den beiden Brückenverbindungspunkten 6 und 7 des un- ·

■ gesteuerten Vollwellengleichrichters 1 und somit mit den [ Wechselstromleitungen verbunden. Der Verbindungspunkt 8 der Kathoden der beiden Dioden D7 und D8 mit der anderen Elektrode i des Stützkondensators C2 ist gleichzeitig mit dem ersten An- I Schluß 9 der Löscheinrichtung 3 verbunden, deren zweiter Anschluß 10 über eine Diode D6 an dem Gleichstrompluspol 5 liegt.

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Zur Erläuterung der vorteilhaften Wirkungsweise dieser Schaltung wird zunächst von der Vorstellung ausgegangen, daß der Stützkondensator und die Dioden fehlen und der erste Anschluß 9 der Löscheinrichtung 3 an den oberen Pol 11 des ungesteuerten Vollwellengleichrichters angeschlossen ist. Bei voraussetzungsgemäß hoher Induktivität L_n des Wechselstromnetzes würde die in der Leitungsinduktivität L_n gespeicherte Energie bei einer Unterbrechung des Stromkreises, z.B. durch einen Löschvorgang, den Kommutierungskondensator C1 sehr hoch aufladen. Der jedoch gemäß Fig. 1 eingeschaltete Stützkondensator C2 wird bei dem an sich bekannten Löschvorgang des leitenden Thyristors T1 des Gleichstromstellers 2 mit Hilfe des Löschthyristors T3 und der Energiespeicher L1 und C1 durch die in den Leitungsinduktivitäten L_n gespeicherte Energie über die Dioden D7 und D8 aufgeladen. Der Stützkondensator C2 wird dadurch mit jedem Löschvor-I, gang um eine definierte Energie weiter aufgeladen. Die Über- ί ladung des Stützkondensators C2 wird dadurch verhindert, daß ; der Löschkreis 3 des Gleichstromstellers 2 an den Stützkonden- ΐ sator C2 angeschlossen ist. Im einzelnen hat die Schaltung folgende Wirkungsweise:

Wenn der durchgeschaltete Thyristor T1 des Gleichstromstellers j 2 gelöscht werden soll, wird der Löschthyristor T3 gezündet. ; Die Spannung am Löschkondensator C1 treibt einen Strom über den Thyristor T2 und die Induktivität L1, so daß er im Laufe des Umschwingvorganges auf die negative Polarität aufgeladen wird. '■ Gleichzeitig fließt aus dem Stützkondensator C2 über den Lösch-; thyristor T3 und die Diode D6 ein Strom zur gleichstromseitigenj Last. Über den noch leitenden Thyristor T1 und die Diode D1 oder D2 ist damit der Stützkondensator C2 direkt dem Wechselstromnetz parallel geschaltet. Unter der Voraussetzung eines ι konstanten Laststromes beginnt der Strom aus dem StUtzkondensa-j tor C2 den Strom im Thyristor T1 abzubauen. Bis zum Einsetzen des Löschvorganges durch die zurückschwingende Ladung des Löschkondensators C1 über die Drossel L1 wird der Stützkonden-

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sator C2 um eine definierte Ladung entladen. Er ist also am Löschvorgang in der Anfangsphase beteiligt. Bei geeigneter Auslegung des Schwingkreises aus dem Löschkondensator C1 und der Drossel L1 und bei einer entsprechenden Anpassung des Stützkondensators C2 kann der Stützkondensator immer auf eine definierte Spannung aufgeladen sein, so daß störungsfreie, gleichbleibende Kommutierungsvorgänge gewährleistet sind.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 im wesentlichen durch die Einschaltung eines weiteren löschbaren Halbleiterstellers 2' mit einem Thyristor T1' und die entsprechende Einschaltung einer weiteren Freilaufdiode D5'. Der Lastkreis wird über die Gleichstromsteller 2, 2· bzw. die Thyristoren T1, T1' und an die Kathoden derselben angeschlossene DrosselspulenL2 bzw. L3 versorgt. Die wie in der Schaltung nach Fig. 1 aufgebaute Löscheinrichtung 3 ist über Thyristoren T4 und T5 an die zugehörigen Hauptthyristoren T1, T1' und somit an die zugehörigen Drosselspulen L2 bzw. L3 angeschaltet.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2 entspricht der Schaltung nach Fig.1, mit dem Unterschied, daß nach einer vorbestimmten Steuerabfolge einmal der Hauptthyristor T1 und ein anderes mal der Hauptthyristor T1· oder beide durchgeschaltet sind und die Löscheinrichtung 3 als Summenlöscheinrichtung für beide dient.

Die Reihenschaltung des ungesteuerten Vollwellenglebhrichters 1 und des Gleichstromstellers 2 bzw. 2¹ kann in eine Parallelschaltung umgewandelt werden. Dadurch entsteht eine löschbare, symmetrische/Brückenschaltung 13( in Fig. 3; strichpunktiert angedeutet). Die beiden Dioden D1 und D2 des ungesteuerten VoIlwellengleichrichters 1 bilden gleichsam den ungesteuerten Teil der halbgesteuerten, löschbaren, symmetrischen Brückenschaltung 13. An die beiden Dioden D3 und D4 des ungesteuerten Vollwellengleichrichters 1 ist die in gleicher Weise wie in Fig. 1 -15-

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aufgebaute Löscheinrichtung 3 angeschlossen, wobei der erste Anschlußpunkt9 mit dem Pol 11 des ungesteuerten Vollwellengleichrichters praktisch zusammenfällt. Der zweite Anschlußpunkt 10 ist über die Diode D6 wiederum an die Kathoden der Hauptthyristoren bzw. an den Gleichstrompluspol 5 angeschlossen. Der Stützkondensator C2 ist zwischen den Pol 12 des umgesteuerten Vollwellengleichrichters 1 bzw. den damit verbundenen negativen Gleichstrompol 4 und den ersten Anschluß der Löscheinrichtung 3 geschaltet. Schließlich befindet sich zwischen den Gleichstrompolen 4 und 5 wieder die Freilaufdiode D 5".

Die Schaltungsanordnung nach Fig.3 bildet für die Schaltungsanordnung^emäß den nachfolgenden Figuren als Parallelschaltung im Gegensatz zu der Reihenschaltung nach Fig.1 gleichsam die Grundschaltung, so daß die nachfolgend erläuterte Wirkungsf weise dieser Schaltung im wesentlichen auch für weitere Schaltungen gilt. Mit Hilfe der Dioden D3 und D4 wird der Stützkondensator C2 aufgeladen. Die Löscheinrichtung 3 dient als Suamen-Löscheinrichtung für die Hauptthyristoren T1 und T2. Je nach Polarität der Wechselspannung U_n des speisenden Wechselstromnetzes kann der Thyristor T1 oder der Thyristor T2 gezündet werden. Über den nicht gezeigten Lastkreis wird ein Strom vom Pluspol 5 der Schaltung zum Minuspol 4 fließen, der über die Diode D1 oder D2 zum Netz zurückfließt. Der Stützkondensator C2 lädt sich beim Einschalten in der ersten Halbschwingung über eine der Dioden D3 oder D4 und eine der Dioden D1 oder D2 auf den Scheitelwert der Netzspannung auf. Der Löschkondensator C1 ist über die Diode D6 und die nicht gezeigte Last dem Stützkondensator C2 parallel geschaltet. Bei nicht gezündetem Thyristor T1 oder T2 lädt er sich in der ersten Halbschwingung ebenfalls auf den Scheitelwert der Netzspannung auf.

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j Die symmetrische, halbgesteuerte Brückenschaltung 13 wird in be-f- ' kannter Weise betrieben. Zur Löschung eines durchgeschalteten j Thyristors T1 oder T2 wird der Löschthyristor T3 gesundet. Damit wird der Stützkondensator C2 über den Löschthyristor T3 und die Diode D6 und den durchgeschalteten Thyristor T1 oder T2 dem Wechselspannungsnetz parallel geschaltet. Außerdem fließt ein Strom vom Löschkondensator C1 über den Thyristor T3 und die Um-i schwingdrossel L1 derart, daß am Ende eines Schwingungsvorganges der Löschkondensator C1 auf eine umgekehrte Polarität als am AnI fang aufgeladen ist. i

Anschließend kehrt der Kondensatorstrom seine Polarität um, ent-jsprechend der eingezeichneten Spannungspolarität, so daß zu- ; nächst der leitende Löschthyristor T3 gelöscht wird. Über die Diode D6 fließt nachfolgend ein Strom entgegen dem Netzstrom des noch leitenden Thyristors T1 oder T2, so daß dieser Thyristor T1 oder T2 ebenfalls gelöscht wird. Der noch verbleibende ι Kondensatorstrom fließt dann über die nicht eingezeichnete Last und den Stützkondensator C2 in die Löscheinrichtung zurück. Die in den Leitungsinduktivitäten L_n gespeicherte Energie erhöht die Spannung an der Schaltung derart, daß je nach Polarität eine Diode D3 oder D4 zu leiten beginnt und den sich abbauen-

den Netzstrom in den Stützkondensator C2 fließen läßt. :

Unter der Voraussetzung einer großen Glättungsdrossel im Last- ' kreis (nicht dargestellt) wird nach einer Übergangsfunktion der Löschkondensator C1 mit dem Laststrom linear umgeladen. An der Drossel L1 entsteht dadurch keine Spannung, so daß sich die <.

Spannung des Löschkondensators C1 zur Spannung des Stützkonden-;

I sators C2 addiert und diese Summenspannung an der Freilaufdiode:

D5 liegt. An dem in dieser Halbwelle sperrenden Thyristor T1 oder T2 liegt folglich die Summe aus den Augenblickswerten der ^: Netzspannung und der Spannung an den Kondensatoren C2 und C1. j Durch eine gemäß Fig. 4 antiparallel zur Löscheinrichtung 3 und|

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zur Diode D6 eingeschaltete Diode D7 wird das Auftreten der Kondensatorspannung C1 an der Last verhindert. Der Löschvorgang ist damit immer in einer definierten Zeit abgeschlossen. Bezogen auf den abkommutierenden Thyristor kann im wesentlichen von einer sperrspannungsfreien Kommutierung gesprochen werden.

Die Schaltung gemäß Figur 4 läßt sich ebenso wie für die Schaltung gemäß Figur 1, wie in Figur 2 gezeigt ist, auf eine Schaltung für eine zweistufige Auf- und Abkommutierung erweitern (Fig. 5). Diese Schaltung ist gegenüber der Schaltung gemäß Figur 4 durch einen weiteren steuerbaren und zwangslöschbaren Brückenteil aus Hauptthyristoren TV und T2¹ sowie eine Freilaufdiode D5¹ ergänzt.

Dieser Brückenteil ist ausgangsseitig an einen Gleichstrompol 5¹ angeschlossen. Die Diode D6 gemäß Figur 4 ist in der Schaltung gemäß Figur 5 durch den einzelnen steuerbaren Brückenteilen zugeordnete Thyristoren T6 und T6¹ ersetzt. Diese Thyristoren sind jeweils einerseits mit dem Löschthyristor und andererseits mit den gleichstromseitigen Hauptelektroden der Hauptthyristoren T1, T2 bzw. TV und T2¹ verbunden. Die Löscheinrichtung 3 dient als Summenlöscheinrichtung für beide steuerbaren Brückenteile. Die Wirkungsweise entspricht - bezogen auf den jeweils in Eingriff stehenden Brückenteil - der zu Figur 3 beschriebenen Wirkungsweise.

Figur 6 zeigt eine Schaltungsanordnung für die halbgesteuerte symmetrische Gleichrichtung an einem dreiphasigen Wechselstromnetz, gezeigt sind lediglich in Stern geschaltete Transformator-Sekundärwicklungen 14. Die ungesteuerte Diodenbrücke ! besteht aus den Dioden D1 bis D3 und D8 bis D10. Die in

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gleicher Weise wie in Figur 3 und an die Diodenbrücke angeschaltete Löscheinrichtung 3 ist wie in Figur 4 über eine Diode D6 mit den an den Gleichstrompol 5 angeschlossenen Hauptelektroden der Hauptthyristoren T1, T2 und T5 verbunden. Die Diode D7 ist, wie zu Figur 4 beschrieben, antiparallel geschaltet. Eine Erweiterung dieser Schaltungsanordnung für eine mehrstufige Auf- und Abkommutierung ist in gleicher Weise möglich, wie sie in Figur 5 für ein einphasiges Nets dargestellt ist.

Zur Verdeutlichung der Schaltungszusammenhänge ist die Schaltungsanordnung gemäß Figur 6 in Figur 7 umgezeichnet, so daß die halbgesteuerte, löschbare Erückenschaltung 13 getrennt ersichtlich ist, mit der durch die Zwangslöschung durch die Summen-Löscheinrichtung 3 für die gesteuerte Brückenhälfte Eigenschaften einer vollgesteuerten Brückenschaltung erzielt werden können.

Die Schaltungsanordnung gemäß Figur 8 unterscheidet sich von der in Figur 7 gezeigten durch eine vollgesteuerte, löschbare Brückenschaltung 14 anstelle der halbgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung 13, weiterhin durch zwei Löscheinrichtungen 3, 3't jeweils im gleichen Aufbau wie anhand von Figur 1 beschrieben, für beide Brückenhälften der vollgesteuerten,löschbaren Brückenschaltung 14, jedoch versteht sich, daß im Gegensatz zur Löscheinrichtung 3 (vergl. Figur 1 = Figur 8, unten) bei der Löscheinrichtung 3' die Kathode des Löschthyristors 3' am ersten Anschluß 9¹ und somit am Stützkondensator C4 liegt. Eingangsseitig ist die gleichsam zweifache Zugehörigkeit der Dioden D1 bis D3 zum Vollwellengleichrichter 1 und zur halbgesteuerten Brückenschaltung 13 von Figur 7 zu Figur 8 hin aufgelöst, d.h. in Figur 8 ist der ungesteuerte Vollwellengleichrichter 1 komplettiert und besteht aus den Dioden D1

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bis D3 und D8 bis D10. Jede der beiden Löscheinrichtungen 3, 3' ist mit ihrem zweiten Anschluß 10 bzw. 10· über eine Diode D14 bzw.-D15 an den Pluspol 5 bzw. an den Minuspol 4 angeschlossen. Mit der mit dem Pluspol 5 verbundenen Kathode der Diode D14 sind auch die Karhoden der Thyristoren T7 bis T9 der vollgesteuerten Brückenschaltung H angeschlossen; an die ! an den Minuspol 4 angeschlossene Anode der Diode D15 die Anoden der Thyristoren T10 bis TT2 der vollgesteuerten Brückenschaltung 14. Der Pol 11 des ungesteuerten Vollwellengleichrichters 1 ist über eine Diode D16 mit dem Pluspol 5 und der Pol 12 des ungesteuerten Gleichrichters 1 ist über eine Diode D17 mit dem Minuspol 4 verbunden. Der erste Anschluß 9 bzw. y jeder Löscheinrichtung 3, 3^! ist über einen Stützkondensator C£ bzw. C4 mit dem Minuspol 4 bzw. mit dem Pluspol 5 verbunden.

nachfolgend wird die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung erläutert:

Beim Löschen eines der Thyristoren T7 bis T12 kommutiert der Strom jeweils auf die BYeilaufdiode D5. Die Dioden D8 bis D10 speisen den Stützkondensator C2 dann, wenn ein Thyristor TTO, T11 oder T12 leitet. Ebenso wird der Stützkondensator C4 von den Dioden D1, D2,D3 gespeist, wenn ein Thyristor T7, T8 oder T9 leitet. Die Stützkondensatoren C2 und C4 können somit gesteuert aufgeladen werden, so daß ein Stromstoß beim ersten Einschalten vermieden wird. Beim Löschen, z.B. eines Thyristors der Thyristoren T7, Td oder T9 bleibt ein gleichzeitig leitender Thyristor T10, T11 oder T12 solange leitend, bis der aufgrund der in den Transformator- und Zuleitungsinduktivitäten gespeicherten Energie fließende Strom über eine der Dioden D8, D9 oder D10 in den Stützkondensator C2 geflossen ist. Für die andere BrUckenhälfte mit den Thyristoren T10 bis _; T12 gilt entsprechendes.

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Beim jeweiligen Kommutieren von einem der Thyristoren T7 bis T12 auf die Freilaufdiode D5 wird der Strom im Netz unterbrochen. ' Kann die Gleichspannung der Stromrichteranordnung immer gleich oder größer als eine(r) vorgegebene(n) Spannung U . sein, so kann von einer Spannung U . auf eine Gleichspannung kommutiert , werden. Dieser Betrieb ist z.B. zur Ladung von Akkumulatoren oder bei der Speisung von Fahrdrähten für Straßen- und U-Bahnen gegeben.

Figur 9 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der ein zweiter ungesteuerter Vollwellengleichrichter 15 mit Dioden D21 bis D26 mit einem Transformator mit Transformator-Sekundärwicklungen 1b mit Anzapfungen 17, 17^! ₅ 17" - und zwar mit seinen Brückenverbindungspunkten 18, 18' und 18" an letztere - angeschlossen ist. Die Brückenverbindungspunkte 19, 19' und 19" der vollgesteuerten Brückenschaltung H sind an die Wicklungsenden 20, 20· und 20" der Sekundärwicklungen 16 des Transformators angeschlossen.

Der Oberschwingungsgehalt der Gleichspannung wird durch diese Schaltungsanordnung erheblich gesenkt. Unter der Voraussetzung, daß der Gleichstrom gut geglättet ist, wird der Primärstrom des Transformators 16 kleiner, wenn der Gleichstrom über die Dioden D21 bis D26 fließt. Kommutiert der Strom von einer leitenden Diode D21... oder D26 auf einen der Thyristoren T7,... oder T12 der vollgesteuerten Brückenschaltung 14_f so fließt in der entsprechenden Phase der volle Primärstrom durch den Transformator, Der entsprechende Thyristor T7,... oder T12 verlöscht, wenn eine Phasenspannung kleiner wird als die über einer Diode D21,.,. oder D26 entstehende Teilspannung (Transformatoranzapfung Γ/, 17' oder 17") der Folgephase. Der Primärstrom wird dadurch asymmetrisch.

Diesen Nachteil besitzt die Schaltung gemäß Figur 10 nicht. Diese Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der in Fig. y

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gezeigten dadurch, daß zwei Vollwellengleichrichter 1 und 15 vorgesehen sind. Der erste Vollwellengleichrichter 1 ist mit seinen Brückenverbindungspunkten 21, 21', 21" sowohl mit den Brückenverbindungspunkten 19, 19', 19" der vollgesteuerten Brückenschaltung H als auch mit den Wicklungsenden 20, 20' und 20" des Transformators verbunden. Die Dioden D1 bis D3 bzw. D8 bis D9 seiner Brückenhälften sind mit dem jeweils ersten Anschluß 9' bzw. 9 der wiederum entsprechend Figur 8 für jede der Brückenhälften der vollgesteuerten Brückenschaltung 14 eingeschalteten Löscheinrichtungen 3' bzw. 3 verbunden. Der zweite Vollwellengleichrichter 15 mit den Dioden D21 bis D26 ist entsprechend Figur 9 eingeschaltet. Weiterhin sind Stützkondensatoren C2 und C4 in gleicher Weise wie in Figur 8 an die beiden Löscheinrichtungen 3 und 3¹ angeschlossen. Der jeweils zweite Anschluß 10 bzw. 10' dieser Löscheinrichtungen 3 bzw. 3' ist wiederum über eine Diode D14 bzw. D15 an den Pluspol 5 bzw. an den Minuspol 4 angeschlossen.

Durch Zwangslöschung der Thyristoren T7 bis T12 und Kommutieren auf die Spannung U . des zweiten ungesteuerten Gleichrichters 15 kann eine symmetrische Stromkurve erzwungen werden, deren Grundschwingung dazu noch in Phase mit der jeweiligen Phasenspannung ist. Der zweite ungesteuerte Vollwellengleichrichter 15 dient also gleichsam als Ersatz für die Freilaufdiode D5 in Figur 8. Der Transformatorstrom wird beim Löschen eines der Thyristoren T7 bis T12 nicht unterbrochen, sondern durch den Übergang auf die Dioden D21 bis D26 an den Trafoanzapfungen 17, 17' und 17" gesenkt. Die in der Streuinduktivität des Transformators gespeicherte Energie ist kleiner gegenüber der bei einer vollständigen Unterbrechung des Transformatorstromes.

Die Stützkondensatoren C2 und C4 in Figur 10 können entfallen, wenn die Kommutierungskondensatoren C1 und C1' die durch die

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ί.Ρ 4 I ι 000 KtI

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Stromsenkung im Transformator frei werdende Energie aufnehmen können (Figur 11). Da die Gleichspannung nach der Löschung außerdem nicht wie bei einer Schaltungsanordnung mit Freilaufdiode D5 zu Null wird, sondern nur auf die Spannung des zweiten ■ ungesteuerten Vollwellengleichrichters 15 abgesenkt wird, ist ' eine vom Laststrom abhängige Aufladung der Kommutierungskonden-. satoren C1 und C1' sinnvoll. Es versteht sich dabei, daß in der : Schaltung nach Figur 11 auch die Dioden D14 und D15 aus Fig.10 entfallen können.

Bei Einsatz weiterer Thyristoren T13 bis T16 kann die Schaltungsanordnung gemäß Figur 11 in eine Schaltungsanordnung gemäß Figur 12 mit nur einem Löschkondensator C umgewandelt werden. Diese Schaltungsanordnung besitzt wiederum den ersten ungesteuerten Vollwellengleichrichter 1, den zweiten ungesteuerten Vollwellengleichrichter 15 und die vollgesteuerte Brückenschaltung 14 in gleicher Anschaltung an die Transformator-Sekundärwicklungen 16 wie in Figur 11. Der erste ungesteuerte Vollwellengleichrichter 1 ist mit seinen Polen 11 und 12 über

j die Thyristoren T14 bzw. T13 mit der einen Elektrode des Lösch-

' kondensators C verbunden, dessen andere Elektrode über die Thyristoren T15 und T16 mit dem Minuspol 4 bzw. dem Pluspol 5

, verbunden ist. Der erste ungesteuerte Vollwellengleichrichter dient über die Thyristoren T13 und T14 jeweils zur Aufladung des Löschkondensators C. Für den Löschvorgang werden zwei der Thyristoren T13 und T15 oder T14 und T16 durchgeschaltet, so daß ein Strom in Gegenrichtung durch den jeweils leitenden Thyristor T7,... oder T12 der vollgesteuerten Brückenschaltung fließt. Wie bei den vorbeschriebenen Schaltungen bildet sich

^: auch ein Freilaufkreis über die Dioden D21 bis D26 an den Transformatoranzapfungen 17, 17' und 17" aus.

Analog zu den vorbeschriebenen löschbaren Drehstrombrückenschal tungen sind in den Figuren 13 und 14 löschbare Einphasen-

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brückenschaltungen mit einer Kommutierung auf eine Mittelanzapfung 22 (Figur 13) bzw. eine Anzapfung 22" (Figur 14) der Sekundärwicklung 23 eines Transformators gezeigt.

Aus Figur 13 ist eine halbgesteuerte, löschbare, symmetrische Brückenschaltung mit den Dioden D27 und D28 und den Thyristoren T21 und T22 ersichtlich. Die Anzapfung 22 ist an einen Verbindungspunkt 24 zwischen zwei in Reihe zwischen den Gleichstrompolen 4 und 5 liegenden Dioden D29 und D30 angeschlossen. Die Löscheinrichtung, entsprechend dem Schaltungsaufbau in Figur 1 oder gemäß einem anderen bekannten Aufbau (Heumann/ Stumpfe s.o.), ist mit ihrem ersten Anschluß 9 über zwei entgegengesetzt gepolte Dioden D31 und D32 an die Sekundärwicklungsenden 25 bzw. 26 und mit ihrem zweiten Anschluß 10 mit dem Pluspol verbunden. Außerdem liegt zwischen dem ersten Anschluß 9 und dem Minuspol der Stützkondensator C2. Anstelle desselben kann auch ein Stützkondensator C2· an die Transformatoranzapfung 22 bzw. den Verbindungspunkt 24 angeschlossen sein. Die ausgangsseitige Gleichspannung kann zwischen einem niedrigsten Wert, der sich aus der Mittelpunktschaltung des Transformators und der Dioden D27 bis D30 ergibt, und dem höchsten Wert, der bei Vollaussteuerung der Thyristoren T21 und T22 entsteht, verstellt werden.

Gemäß Figur 14 kann auch eine vollgesteuerte, löschbare Einphasenbrückenschaltung mit den Thyristoren T21 bis T24 eingesetzt sein. Die Anzapfung 22' des Transformators kann dabei bei einem beliebigen Spannungsverhältnis gewählt werden. Für jede der Brückenhälften ist eine Löscheinrichtung 3 bzw. 3¹ vorgesehen. Der erste Anschluß 9 bzw. 9¹ Jeder Löscheinrichtung 3 bzw. 3¹ ist über die beiden entgegengesetzt gepolten Dioden D31 und D32 wiederum mit den Wicklungsenden 25 bzw. 26 der Sekundärwicklung 23 des Transformators verbunden. Der zweite Anschluß 10 der Löscheinrichtung 3 ist mit dem Pluspol 5, der zweite Anschluß 10' der Löscheinrichtung 3¹ ist mit

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dem Minuspol 4 verbunden. Zwischen dem ersten Anschluß 9" der Löscheinrichtung 5¹ und dem Verbindungspunkt 24 zwischen den Dioden D29 und D30 mit der Anzapfung 22' kann ein Stützkondensator C2¹ liegen.

Bei dieser Schaltung wird der Strom zweistufig auf- und abkommutiert. Für Batterieladegeräte am Einphasenwechselstromnetz oder für einfache Einspeiseschaltungen für Spannungszwischenkreise können damit die Stromoberschwingungen gegenüber bekannten ungesteuerten oder vollgesteuerten Brückenschaltungen erheblich verbessert werden.

Die Wirkung der löschbaren Brückenschaltungen mit einer Abkommutierung auf eine Anzapfung 20, 20', 20" ist für Drehstrom in den Figuren 15a bis 15c für verschiedene Steuerwinkel^v'gezeigt. Figur 15a zeigt die Phasenspannung Un, Figur 15b den Strom in und Figur 15c die Gleichspannung für die drei Steuerwinkel.

Für ^ = 60 würden Zündung und Löschung eines Thyristors zusammenfallen. Daher ist für diese Aussteuerung nur die Diodenbrücke an den Anzapfungen 20 bis 20' in Funktion. Mit abnehmendem Steuerwinkel wird die Steuer- und löschbare Brücke 14 an der Gleichrichtung beteiligt. Einen ausgezeichneten Betriebs- ! punkt mit geringen Oberschwingungen in der Ausgangsspannung er-! hält man für oC = 30°. Der zeitliche Verlauf der gleichgerichte-' ten Spannung U in Figur 15c zeigt, daß bei gleich-zeitiger Verwendung der löschbaren Brückenschaltung 14 und des zweiten un- > gesteuerten Gleichrichters 15 an Transformatoranzapfungen, z.B.j zur Ladung von Akkumulatoren, gegenüber der Ladung mit ledig- ! lieh einer vollgesteuerten löschbaren Brückenschaltung die im j Gleichstromkreis notwendige Glättungsdrossel (nicht gezeigt) erheblich kleiner werden kann.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

11.)Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mit einer hohen Leitungsinduktivität oder einer in einer Wechselstromleitung liegenden Glättungsdrossel und/oder Transformatorenwicklung, einem an die Wechselstromleitungen angeschlossenen ungesteuerten Vollwellengleichrichter, mindestens einem in Reihe zu diesem geschalteten, über eine Löscheinrichtung zwangslöschbaren Halbleitersteller und mindestens einer Freilaufdiode zwischen dem Ausgang des Halbleiterstellers und dem einen der beiden ausgangsseitigen Gleichstrompole, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Löscheinrichtung (3) und dem einen Gleichstrompol (4) ein Stützkondensator (C2) angeschlossen und mit seiner an die Löscheinrichtung (3) angeschlossenen Elektrode über Dioden (D7, D8) mit den Wechselstromleitungen verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur zweistufigen Auf- und Abkommutierung zwei zwangsloschbare Hälbleitersteller (2, 2·) jeweils einerseits sowohl mit einer Freilaufdiode (D5, D5') als auch über eine Drosselspule (L2, L3) mit dem anderen Gleichstrompol (5) und andererseits über Thyristoren (T4, T5) mit der als Summen-Löscheinrichtung dienenden Löscheinrichtung (3) aus einem Löschthyristor (T3) und einer dazu parallelen Reihenschaltung aus Löschkondensator (C1) und -Drossel (L1) verbunden : ist.

i3. Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mit einer

ι _ -±^e-

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fU.

hohen Leitungsinduktivität oder einer in einer Wechselstromleitung liegenden Glättungsdrossel und/oder Transformatoren-! ; wicklungen, mit einer halbgesteuerten, löschbaren, symme- | trischen Brückenschaltung mit löscheinrichtung und mit minde-r stens einer gleichstromseitig parallel eingeschalteten Freilaufdiode, dadurch gekennzeichnet, daß die halbgesteuerte, löschbare, symmetrische Brückenschaltung Teil einer Parallel+- schaltung eines ungesteuerten Vollwellengleichrichters (1) und mindestens zweier - über die als SummenlöScheinrichtung dienende Löscheinrichtung (3) - zwangslöschbarer Hauptthyristoren (T1, T2) ist, wobei mindestens zwei Dioden (D1,D2) des Vollwellengleichrichters (1) den ungesteuerten Brückenteil und die Hauptthyristoren (T1, T2) den gesteuerten Brückenteil bilden, daß die weiteren Dioden (D3, D4) des Vollwellengleichrichters (1) sowohl an die Löscheinrichtung

(3) als auch an einen Stützkondensator (C2) angeschlossen sind, der zwischen die Löscheinrichtung (3) und den einen

(4) der beiden ausgangsseitigen Gleichstrompole (4, 5) geschaltet ist.

. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Löschthyristor (T3) und aus einer zu die- , sem parallelen Reihenschaltung einer Drossel (L1) mit einem _: Löschkondensator (C1) bestehende Löscheinrichtung (3) über j

^: eine erste Diode (D6) mit den an den anderen (5) der beiden j

Gleichstrompole angeschlossenen Hauptelektroden der Haupt- ! thyristoren (T1, T2) verbunden ist. ■

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,;

; daß antiparallel zu der zwischen den weiteren Dioden (D3, D4|)

j des Vollwellengleichrichters (1) und dem steuerbaren Brückent-

! teil und somit dem anderen (5) der beiden Gleichstrompole !

(4, 5) geschalteten Löscheinrichtung (3) und der ersten Dio-

de (D6) eine zweite Diode (D7) geschaltet ist.

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6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur zwei- oder mehrstufigen Auf- und Abkommutierung zwei oder mehr steuerbare Brückenteile mit jeweils zwangslöschbaren Hauptthyristoren (T1, T2 bzw. TV, T2') und¹ einer Freilaufdiode (D5 bzw. D5¹) an den Vollwellengleichrichter (1) und die Summen-IöScheinrichtung (3) angeschlossen sind, wobei die Summen-Löscheinrichtung (3) einerseits an die weiteren Dioden (D3_f D4) des Vollwellengleichrichters (1) und andererseits jeweils über einen Thyristor (T6 bzw. T6') mit den mit dem anderen Gleichstrompol (5 bzw. 5¹) verbundenen Anschlüssen der steuerbaren Brückenteile verbunden j ist. I

7. Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrich- ' tung von dreiphasigem Wechselstrom mit wechselstromseitigen | Transformatorwicklungen, mit einem ersten ungesteuerten ! Vollwellengleichrichter und einer vollgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Brückenhälfte der vollgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung (14) eine Löscheinrichtung (3_f 3') vorgesehen ist, wobei jede Löscheinrichtung (3 bzw. 3') mit ihrem ersten An- ^; schluß (9 bzw. 9') über einen Stützkondensator (C2 bzw. C4) i mit dem einen der beiden Gleichstrompole (4 bzw. 5) und mit j ihrem zweiten Anschluß (10 bzw. 10¹) über eine Diode (D14 ' bzw. D15) mit den mit dem anderen der beiden Gleichstrompole (5 bzw. 4) verbundenen Hauptelektroden der Hauptthyris-. toren (T7 bis T9 bzw. T10 bis T12) der vollgesteuerten Brückenschaltung (14) verbunden ist.

d. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine gleichstromseitig parallel eingeschaltete Freilaufdiode (D5). '

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-SA-

9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den gleichstromseitigen Elektroden der Dioden (D1 bis D10) des ersten Vollwellengleich-. richters (1) und den gleichstromseitigen Elektroden der Thyristoren (T7 bis T12) der vollgesteuerten Brückenschaltung (14) jeweils eine Diode (D16, D17) liegt und daß die wechselstromseitigen Brückenverbindungspunkte (21, 21',21") des ersten Vollwellengleichrichters (1) und die (19, 19^f, 19") der vollgesteuerten Brückenschaltung (14) je Phase gemeinsam an ein Transformatorwicklungsende (20, 20·, 20") angeschlossen sind.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wechselstromseitigen Brückenverbindungspunkte (18, 18", 18") eines zweiten, als Freilaufkreis dienenden Vollwellengleichrichters (15) an Anzapfungen (17, 17', 17") von in Sternschaltung geschalteten Transformator-Sekundärwicklungen (16) und die wechselstromseitigen Brückenverbindungspunkte (19, 19', 19") der vollgesteuerten Brückenschaltung (14) an die Transformatowicklungsenden (20, 20', 20") der Transformatorwicklungen (16) angeschlossen sind, daß die gleichnamigen Pole dieser beiden Brücken (15, 14) miteinander verbunden sind und daß der erste Vollwellengleichrichter (1) mit seinen Brückenverbindungspunkten (21, 21', 21") mit den Brückenverbindungspunkten (19, 19', 19") der vollgesteuerten Brückenschaltung (14) verbunden ist und mit seinem einen Pol (11) an den ersten Anschluß (9) zwischen der ersten Löscheinrichtung (3) und den einen Stützkondensator (C2) und mit seinem anderen Pol (12) an den ersten Anschluß(9') zwischen der zweiten Löscheinrichtung (3') und den anderen Stützkondensator (C4) angeschlossen ist.

J 11. Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichj tung von dreiphasigem Wechselstrom mit wechselstromseitigen j

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Transformatorwicklungen, mit einem ersten ungesteuerten Vollwellengleichrichter und einer vollgesteuerten löschbaren Brückenschaltung, dadurch gekennzeichnet,daß für beide Brückenhälften der vollgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung ein einziger Löschkondensator (C) vorgesehen ist, daß die wechselstromseitigen Brückenverbindungspunkte (21, 21', 21") des ersten Vollwellengleichrichters (1) und die (19, 19',19") der vollgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung (14) je Phase gemeinsam an ein Transformatorwicklungsende (20, 20', 20") von in Stern geschalteten Transformatorwicklungen (16), angeschlossen sind, daß ein zweiter als Freilaufkreis dienender Vollwellengleichrichter (15) mit seinen wechselstromseitigen Brückenverbindungspunkten (18, 18', 18") mit Anzapfungen (17, 17', 17") der Transformatorwicklungen (16) und mit seinen beiden gleichstromseitigen Polen zum einen ,jeweils mit den gleichnamigen Polen der vollgesteuerten, löschbaren Brückenschaltung (14) und zum anderen über Thyristoren (T13, T14) mit einer Elektrode des Löschkondensators (C) verbunden ist und daß die andere Elektrode des Löschkondensators (C) über zwei Thyristoren (T15, T16) mit den beiden gleichstromseitigen Polen der vollgesteuerten , löschbaren Brückenschaltung (14) verbunden ist.

12. Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von einphasigem Viechseistrom mit einem wechselstromseitigen Transformator, an dessen Sekundärwicklungsenden eine halb- oder vollgesteuerte, löschbare Brückenschaltung angeschlossen ist, mit mindestens einer LÖscheinrich- j tung und mit mindestens einem Stützkondensator, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung(23) eine Anzapfung (22) aufweist, an die ein Verbindungspunkt (24) zwischen zwei in Reihe zwischen den Gleichstrompolen (4, 5) liegenden Dioden (D29, D30) angeschlossen ist und daß die LÖscheinrichtung(en) (3 bzw. 3 und 3¹) auf ihrem ersten

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j Anschluß (9 bzw. 9 und 9') über zwei entgegengesetzt gepolte ί Dioden (D31, D32) an die Sekundärwicklungsenden (25, 26) und ^! mit ihrem zweiten Anschluß (10 bzw.10 und 10') mit einem der beiden Gleichströmpole (5; 5 bzw. 4) verbunden ist.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 mit halbgesteuerter Brückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Stützkondensator (C2) zwischen den ersten Anschluß (9) der Löscheinrichtung (3) und den einen Gleichstrompol (4) geschaltet ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen zweiten Stützkondensator (C2¹) zwischen dem ersten Anschluß (9) der Löscheinrichtung (3) und der Anzapfung (22).

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 mit vollgesteuerter Brückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Löscheinrichtungen (3, 3¹) vorgesehen sind und daß die jeweils ersten Anschlüsse (9, 9') derselben mit einer Elektrode des Stützkondensators (C2¹) verbunden sind, dessen andere Elektrode an der Anzapfung (22') liegt.

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