DE2718598A1 - Stoerstromreduzierende stromrichterbeschaltung - Google Patents

Description

• Störstromreduzierende Stromrichterbeschaltung
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Reduzierung der Beeinflussung von Fernmeldeeinrichtungen durch Stromrichter über das speisende Netz unter Einsatz von Filterelementen.
• Überall dort, wo Fernmeldeleitungen über eine Wegstrecke parallel zu Starkstromleitungen geführt sind, kommt es wegen der nicht zu vermeidenden Kopplung der Leitungen zur störenden Beeinflussung der Nachrichtenübertragung, insbesondere durch Oberschwingungen höherer Ordnung in der Starkstromleitung.
• Speziell beim Betrieb von Stromrichtern, die über die Starkstromleitung gespeist werden, treten infolge der Kommutierungsvorgänge stark Oberwellenhaltige Schwingungen auf. Besonders Bahnnetze werden belastet, wenn die Fahrzeugmotoren über Stromrichter gespeist werden.
• Die Normvorschrift DIN 57 228 befaßt sich mit der Beeinträchtigung der Nachrichtenübertragung durch elektrische Einwirkung von Starkstromanlagen. Danach wird als Störgröße der Störstrom einer Starkstromanlage als ein Ersatzstrom definiert, dessen Frequenz gleich der Bezugsfrequenz 800 Hz ist und der in der Starkstromanlage wirkend in einer benachbarten Fernmeldeleitung die gleiche Geräuschstörung erzeugen würde, wie der Betriebsstrom mit seinen Oberschwingungen.
• Für den Störstrom Ist gilt die Formel Darin bedeuten If die Netzstromoberschwingung mit der Frequenz f, hf ein frequenzabhängiger Kopplungsfaktor zwischen der Starkstrom- und der Fernmeldeleitung (meist gleich 1) und Pf das St4örgewicht, das der Frequenz f zugeordnet ist.
• Mit dem Störgewicht pf erfolgt eine Bewertung der einzelnen Frequenzen nach ihrer Wirkung auf das menschliche Ohr (psophometrische Frequenzbewertung). Das Störgewicht pf ist bei den technischen Netzfrequenzen 16 2/3 Hz, 50 Hz sehr gering und wächst zunächst mit steigender Frequenz, ist bei 800 Hz gleich 1, hat mit 1,122 bei 1000 Hz sein Maximum und fällt dann bei höheren Frequenzen stetig ab.
• Die Erfindung bezweckt die Reduzierung des Störstromes unter Berticksichtigung der Tatsache, daß das Störgewicht in einem breiten Frequenzband einen starken Einfluß auf die Höhe des Störstromes besitzt. 1 Aus der DT-PS 724 058 ist es bereits bekannt, die durch den Stromrichterbetrieb bedingten Oberschwingungen in ihrer Rückwirkung auf das speisende Netz durch parallel zum Stromrichtereingang geschaltete Filter, die aus der Reihenschaltung von Kondensatoren und Drosselspulen gebildet sind, zu dämpfen.
• Dabei sind die Filter derart ausgelegt, daß durch ledern von ihnen eine diskrete Oberschwingung, z. B. also die 3. oder 5.
• Harmonische herausgefiltert wird. Wegen des breiten zu berücksichtigenden Frequenzbandes ist diese auf Einzelfilter für die jeweilige Frequenz abgestellte Lösung wegen des hohen Aufwandes nicht tragbar. Insbesondere versagt diese Lösung auf dem vornehmlich vorgesehenen Anwendungsgebiet des Gegenstandes der Erfindung, nämlich bei Fahrzeugstromrichtern wegen des verhältnismäßig geringen Platzangebots auf Fahrzeugen.
• Die sonst aus der Hochfrequenztechnik bekannten Bandpaßfilter sind hier ebenfalls nicht einsetzbar, weil sie eine Vielzahl von Bauelementen erfordern, die zu schwer für das Fahrzeug sind und einen zu großen Platzbedarf haben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine störstromreduzierende Stromrichterbeschaltung anzugeben, die einen Minimalaufwand an Bauelementen, Raum und Gewicht benötigt.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei der eingangs angegebenen Anordnung dadurch gelöst, daß eine Kombination aus Kondensatoren, Drossel spulen und ohmschen Widerständen derart zu den Eingangsklemmen des Stromrichters parallelgeschaltet ist, daß bei Wirksambleiben einer Mindestinduktivität für den Stromrichter für dessen Oberschwingungsströme ein störstromspezifisch abgestimmter, breitbandiger, verlustbehafteter Saugkreis gebildet ist.
• Auf vorteilhafte Weise kann damit der bewertete Störstrom im breiten Frequenzbereich mit maximalem Störgewicht stark reduziert werden, d. h. der Einfluß der Betriebsweise des Stromrichters auf Fernmeldeeinrichtungen wird verringert.
• Durch den parallel zum Stromrichter am speisenden Netz liegenden Saugkreis tritt ferner eine Dämpfung der im Netz vorhandenen Stromoberschwingungen ein. Gleichzeitig können durch die Dämpfung Netzresonanzen vermieden werden. Außerdem ist der Saugkreis für die Grundschwingung am Stromrichter kapazitiv, d. h. die Blindleistung für den Stromrichter wird z. T. aus dem Kondensator entnommen, so daß eine geringere induktive Belastung des Netzes auftritt. Schließlich bietet die Anordnung auch wegen ihrer Wirkung als Spannungsteiler beim Netzabschluß einen Schutz vor transienten Netzüberspannungen. Der Schutz ist besonders gut, wenn parallel zur Induktivität noch ein ohmscher Widerstand geschaltet ist.
• Die störstromspezifische Wirksamkeit der Anordnung ist gewährleistet, wenn ausreichend große Kommutierungsreaktanzen .i.die Summe aus Netz-, Leitungs- und Transformatorreaktanz) dem Stromrichter vorgeschaltet sind. Für Bahn-, insbesondere Fahrzeugstromrichter ist diese Voraussetzung allgemein erfüllt.
• Für Industrieanlagen mit zu geringer Reaktanz ist in Weiterbildung der Erfindung dem Stromrichter eine gesonderte Vordrossel zugeordnet.
• Die Erfindung soll für zwei Ausführungsbeispiele im folgenden anhand der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen Figur 1 eine störstromreduzierende Beschaltung für einen Stromrichter und Figur 2 eine ebensolche Zeichnung für eine aus zwei Teilstromrichtern aufgebaute Anlage.
• Gemäß Figur 1 wird ein einphasiger Stromrichter 2 aus einem Netz 1 über einen Transformator 3 gespeist. Die Netzreaktanz ist mit 4 bezeichnet. Entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre ist eine Reihenschaltung aus einer Drosselspule 5, einem ohmschen Widerstand 6 und einem Kondensator 7 parallel zu den Eingangsklemmen geschaltet. Parallel zur Drosselspule 5 ist, um einen guten Schutz vor transienten NetzUberspannungen zu erhalten, ein Widerstand 9 mit vorgeschalteter weiterer Induktivität 8 angeordnet. Die Filterelemente 5 bis 9 bilden einen breitbandigen, verlustbehafteten Saugkreis, der auf die Oberschwingungsströme des Stromrichters störstromspezifisch abgestimmt ist. Die vom Stromrichter 2 hervorgerufenen Oberschwingungen werden durch den Saugkreis im Bereich der psophometrisch besonders hoch gewichteten Frequenzen vom Netz 1 ferngehalten. Der Saugkreis ist in Verbindung mit den Netz-und Transformatorreaktanzen derart ausgelegt, daß trotzdem eine zur Kommutierung des Stromrichters ausreichende Mindestinduktivität vorhanden ist.
• Gemäß Figur 2 besteht der Stromrichter aus zwei Teilstromrichtern 21 und 22, die über getrennte Sekundärwicklungen des Transformators 3 wiederum vom Netz mit der Netzinduktivität 4 gespeist werden. Weisen die Transformatorwicklungen eine enge Kopplung auf, was im vorliegenden Fall sein soll, dann ist die Beschaltung nur eines Teilstromrichters (hier der Teilstromrichter 22) mit einem Saugkreis aus einer Drosselspule 5, einem ohmschen Widerstand 6 und einem Kondensator 7 vonnöten.
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Claims (2)

1. Patentansprüche Anordnung zur Reduzierung der Beeinflussung von Fernmeldeeinrichtungen durch Stromrichter über das speisende Netz unter Einsatz von Filterelementen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination aus Kondensatoren (7), Drosselspulen (5, 8) und ohmschen Widerständen (6, 9) derart zu den Eingangsklemmen des Stromrichters (2 bzw. 22) parallelgeschaltet ist, daß bei Wirksambleiben einer Mindestinduktivität für den Stromrichter (2 bzw. 22) fUr dessen Oberschwingungsströme ein störstromspezifisch abgestimmter, breitbandiger, verlustbehafteter Saugkreis gebildet wird.
2. 2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stromrichter (2 bzw. 21, 22) eine gesonderte Vordrossel zugeordnet ist.