DE2739245B1

DE2739245B1 - Hochleistungsstromrichter

Info

Publication number: DE2739245B1
Application number: DE19772739245
Authority: DE
Inventors: Nils Dipl-Ing Dr Techn Bardahl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1978-12-14
Also published as: DE2739245C2; IN149447B; JPS5447486A

Description

Der Erfindung liegt die erkenntnis zugrundg, daß einerseits für eine Vergleichmäßigung der Stromverteilung die Längsinduktivitäten die zwischen zwei Stromrichterventilen auf der einen Stromschiene den entsprechenden Anschlußpünkten auf der anderen Stromschiene auftreten, möglichst gleich sein müssen und daß sich diese beiden Längsinduktivitäten durch Umfangs- bzw. Querschnittsflächenvergrößerung der Stromschienen mit Hilfe der Formkörper wesentlich verkleinern lassen. Hingegen zeigte es sich - in Abweichung zur Aussage der oben genannten Literaturstelle - daß sich der Abstand beider Stromschienen zueinander nicht so wesentlich auf die Stromverteilung auswirkt Messungen ergaben, daß durch Formkörper, die auf den Stromschienen des oben erwähnten serienmäßig hergestellten Hochleistungsstromrichters befestigt waren und mit denen eine Querschnittsflächenverdopplung erhalten wurde, sich die Abweichungen der Stromverteilung vom Mittelwert auf etwa 7% senken ließen.
Vorzugsweise sind für jede Stromschiene zwei Formkörper vorgesehen, von denen jeder mit einer seiner Seiten etwa bündig mit einer Schmalseite der zugehörigen Stromschiene ist. Mit dieser Ausführungsform erhält man bei sonst gleichen Formkörpern eine maximale Vergrößerung des Umfangs- bzw. der Querschnittsfläche Man erhält weitgehend gleiche Längsinduktivitäten auf beiden Stromschienen wenn bei Stromrichterventilen die Formkörper Bänder mit etwa gleicher Breite und Dicke sind Die Formkörper können mit der zugehörigen Stromschiene ein Stück bilden. Damit ist eine serienmäßige Fertigung der Stromschienen beispielsweise als Strangpreßmaterial möglich.
Zur Vergrößerung der Querinduktivität und damit zur weiteren Verkleinerung des obengenannten Verhältnisses können in wenigstens einem Teil der elektrisch leitenden Verbindungen zwischen Stromrichterventilen und zugehörigen Anschlüssen Luftdrosseln angeordnet sein.
Im folgenden wird der erfindungsgemäße Hochleistungsstromrichter beispielsweise anhand der F i g. 1 a und lb näher erläutert Die F i g. la zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hochleistungsstromrichters. In der Fig. Ib ist ein Schnitt längs der Linie Iblbder Fig. 1a dargestellt.
Die Figuren zeigen Stromschienen 1 und 2, die mit ihren Breitseiten über eine elektrisch isolierende Schicht 3 aneinander befestigt sind. Damit wird ein relativ kleiner Abstand zwischen den Stromschienen 1 und 2 erhalten. Selbstverständlich läßt sich ein solch kleiner Abstand auch einstellen, wenn die beiden Stromrichterventile nicht aneinander befestigt sind Eine der Stromschienen ist stromzu-, die andere stromabfiihrend Auf der Stromschiene 1 sind Stromrichterventile 4 elektrisch leitend befestigt; diese Stromrichterventile können gesteuert oder ungesteuert, beispielsweise Dioden oder Thyristoren sein. Jedes Stromrichterventil 4 ist über eine elektrisch leitende Verbindung 5 mit einem Anschluß 6 auf der benachbarten Schmalseite der Stromschiene 2 elektrisch leitend verbunden In der perspektivischen Ansicht der Fig. 1 a sind die Stromrichterventile 4, die elektrisch leitenden Verbindungen 5 und die Anschlüsse 6 nur angedeutet, um die Übersichtlichkeit zu wahren. Die Fig. in zeigt die im allgemeinen verwirklichte Ausführungsform, bei der die Anschlüsse 6 durch Sicherungen realisiert sind weswegen im folgenden die Anschlüsse 6 auch mit Sicherungen 6' bezeichnet werden. Der Fig. Ib ist weiter zu entnehmen, daß Stromrichterventile 4 und Sicherungen 6 auf beiden Schmalseiten der Stromschienen 1 und 2 angeordnet sind Auf den voneinander abgewandten Breitseiten der Stromschienen 1 und 2 sind beim Ausführungsbeispiel je zwei Formkörper 1a und 1 b bzw. 2a und 2b befestigt Die Formkörper 1a bis 2b bestehen aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer und sind mit den Stromschienen 1 und 2 elektrisch leitend verbunden, beispielsweise verschweißt Beim Ausführungsbeispiel ist vorausgesetzt, daß es sich bei den Stromrichterventilen 4 um ausgesuchte Stromrichterventile mit in etwa gleicher Kennlinie handelt Als Formkörper 1a bis 2b sind daher bandförmige Materialstücke aufgebracht, die sich über die gesamte mit Stromrichterventilen 4 besetzte Lange der Stromschienen 1 und 2 erstrecken. Außerdem ist die Breite und die Dicke der Formkörper 1 a und 1 b etwa gleich, so daß die Formkörper beider Stromschienen etwa mit gleicher Höhe h von der zugehörigen Stromschiene abstehen. Außerdem fluchten im Ausführungsbeispiel die Außenflächen der Formkörper 1a bis 2b mit den entsprechenden Schmalseiten der Stromschienen 1 und 2 womit man, wie bereits erwähnt, bei vorgegebener Formkörpergestalt die beste Wirkung erzielt Die F i g. 1 a zeigt, daß die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Stromrichterventilen 4 auf der Stromschiene 1 und die Abstände zwischen den Sicherungen 6' bzw. Anschlüssen 6 auf der Stromschiene 2 etwa gleich sind In Fig. 1a wurden diese Abstände mit a bezeichnet Da die Stromschienen 1 und 2 etwa gleiche Querschnittskonfiguration besitzen, können daher die Längsinduktivitäten L, zwischen aufeinanderfolgenden Stromrichterventilen 4 und die Längsinduktivitäten L2 zwischen aufeinanderfolgenden Sicherungen 6 etwa als gleich angenommen werden, was wesentlich für eine gleichmäßige Stromverteilung ist. Durch die Formkörper 1 a bis 2b wird nun der Umfang der Stromschienen 1 und 2 bzw. die Querschnittsfläche, die durch die einander gegenüberliegenden Breitseiten 1a und 2a und die gestrichelten Linien 7 und 8 gegeben ist, vergrößert, wobei durch entsprechende Formgebung der Formkörper 1a und 2b immer erreicht werden kann, daß die Längsinduktivitäten L, und L2 zumindest dann gleich bleiben, wenn ausgesuchte Stromrichterventile 4 verwendet werden. Durch diese Umfangsvergrößerung werden die Längsinduktivitäten L1 und L2 wesentlich verkleinert, womit auch das oben erwähnte Verhältnis von Längs- zu Querinduktivität möglichst klein gemacht wird Es wurde bereits erwähnt, daß durch Formkörper entsprechend den Fig. in und ib, mit denen die Querschnittsfläche etwa verdoppelt wurde, die Abweichungen der Stromverteilung von einem Mittelwert etwa auf die Hälfte gesenkt werden konnten. Mit einer entsprechenden Vergrößerung der Formkörper 1a bis 2b läßt sich dieser Effekt noch wesentlich vergrößern.
Zu erwähnen ist noch, daß in den elektrisch leitenden Verbindungen 5 zur Vergrößerung der Querinduktivitäten Lq Luftdrosseln angeordnet sein können, womit das Verhältnis von Längs- zu Querinduktivität weiter verkleinert werden kann Diese Luftdrosseln sind in die Verbindungsleitungen 5 im Ausführungsbeispiel nicht eingezeichnet, um die Übersichtlichkeit zu wahren Diese Maßnahme ist besonders geeignet, an bestimmten Stellen längs der Schiene, beispielsweise am Schienenanfang und Schienenende einzugreifen, um die sich dort erfahrungsgemäß einstellenden größeren Abweichungen der Stromverteilung vom Mittelwert auszugleichen AnzufAhren ist noch, daß sich Formkörper entsprechend dem erfindungsgemäßen Hochleistungsstromrichter bei beliebigen Querschnitten von Stromschienen 1 und 2 einsetzen lassen und daß die geschilderten Vorteile immer erhalten werden, wenn durch die Formung der Formkörper sichergestellt ist, daß die Querschnittskonfiguration beider Stromschienen gleich bleibt und man eine wesentliche Umfangsvergrößerung erhält Selbstverständlich lassen sich die Stromschienen 1 und 2 zusammen mit den zugehörigen Formkörpern auch als einstückiges Bauteil, beispielsweise im Strangpreßverfahren, herstellen. Damit werden ein erhalten Arbeitsaufwand Kosten für das zusätzliche Material der Formkörper vermieden.

Claims

Patentansprüche: 1. Hochleistungsstromrichter mit zwei Stromschienen, die in Form und Fläche im wesentlichen gleichen Querschnitt besitzen und die mit einer Breitseite elektrisch isoliert etwa parallel zueinander liegen oder aneinander befestigt sind, wobei auf beiden an diese Breitseite angrenzenden Schmalseiten einer Stromschiene jeweils eine Reihe von Stromrichterventilen elektrisch leitend befestigt ist, aufeinanderfolgende Stromrichterventile jeder Reihe etwa gleichen Abstand zueinander besitzen und jedes Stromrichterventil mit einem Anschluß auf der benachbarten Schmalseite der zweiten Stromschiene elektrisch leitend verbunden ist und aufeinanderfolgende Anschlüsse etwa im gleichen Abstand wie die Stromrichterventile zueinanderliegen, d a -durch gekennzeichnet, daß an den einander abgewandten Breitseiten jeder Stromschiene (1, 2) wenigstens ein sich im Bereich der Stromrichterventile (4) aber wenigstens einen Teil der Stromschienenlänge erstreckender Formkörper (1a, 1b; 2a, 2b) aus elektrisch leitendem Material elektrisch leitend befestigt ist und daß die Formkörper (1a, 1b;2a, 2b) beider Stromschienen (1, 2) an sich entsprechenden Stellen etwa mit gleicher Höhe von der zugehörigen Stromschiene abstehen.
2. Hochleistungsstromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß far jede Stromschiene (1, 2) zwei Formkörper(1a, Ib; 2a, 2b> vorgesehen sind, von denen jeder mit einer Seite etwa bündig mit einer Schmalseite der zugehörigen Stromschiene ist
3. Hochleistungsstromrichter nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei Strmrichterventilen mit etwa gleicher Kennlinie die Formkörper (1 a, 1 b; 2a, 2b) Bänder mit etwa gleicher Breite und Dicke sind.
4. Hochleistungsstromrichter nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper (1a, Ib; 2a, 2b> mit der zugehörigen Stromschiene ein Stück bilden.
5. Hochleistungsstromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Teil der elektrisch leitenden Verbindungen (5) zwischen Stromrichterventilen (4) und zugehörigen Anschlüssen (6) Luftdrosseln angeordnet sind Die Erfindung betrifft einen Hochleistungsstromrich ter mit zwei Stromschienen. die in Form und Fläche im wesentlichen gleichen Querschnitt besitzen und die mit einer Breitseite elektrisch isoliert etwa parallel zueinander liegen oder aneinander befestigt sind, wobei auf beiden an diese Breitseite angrenzenden Schmalseiten einer Stromschiene jeweils eine Reihe von Stromrichterventilen elektrisch leitend befestigt sind, aufeinanderfolgende Stromrichterventile jeder Reihe etwa gleichen Abstand zueinander besitzen und jedes Stroncichterventil mit einem Anschluß auf der benachbarten Schmalseite der zweiten Stromschiene elektrisch leitend verbunden ist und aufeinanderfolgende Anschlüsse etwa in gleichem Abstand wie die Stromrichterventile zueinander liegen Ein solcher Hochleistungsstromrichter ist beispielsweise aus dem Artikel »Hohe Parallelschaitzahlen -Silicium-Großgleichrichtern«, in Siemens Zeitschrift 42 (1968), Seite 544 bis 549, insbesondere Fig.7, bekannt Bei solchen Hochleistungsstromrichtern mit eleer Vielzahl von parallelgeschalteten Stromrichterventilen muß eine möglichst gleichmäßige Belastung ai? Stromricherventile gewährleistet sein, was mit gleichmäßigen Stromverteilung über die gesamte Länge der Stromschienen verbunden ist. Aus dem genannt Artikel ist es bekannt, daß neben der Streuung der Durchlaßkennlinien der parallelgeschalteten StNR richterventile die Stromverteilung von der Lãngs- ui.

den Querinduktivitäten des Stromschienenpaares abhängt. Dabei ist unter Längsinduktivität die Induktivität zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stromrichterventilen zu verstehen, die Querinduktivitit ist 4.

Induktivität, die zwischen jedem Stromrichterventil uld dem zugehörigen Anschluß auf der anderen Stromschiene vorhanden ist Der durch unterschiedliche Durchlaßkennlinien der parallelgeschalteten Stromrichterventflb.

bedingten Inhomogenität der Stromverteilung muß durch ein entsprechendes Aussuchen von Stromrichterventilen mit gleichen Durhhlaßkennlinien begeh werden. Zur Abhängigkeit der Stromverteilung von Längs- und Querinduktivitäten ist dem genannten Artikel zu entnehmen, daß der Einfluß der Querinduktivitäten wesentlich geringer als der Einfbiß der Längsinduktivitäten ist und daß man die Homogenität der Stromverteilung dadurch wesentlich verbessern kann, daß das Verhältnis von längs- zu Querinduktivität möglichst klein ist, wobei vorausgesetzt wird, daß längsinduktivitit zwischen zwei Stromrichterventii einer durch die Anzahl der Zellen gegebenen mittleren Induktivität entspricht Weiterhin weist der Art darauf hin, daß die Längsinduktivität vom Abstand der beiden Stromschienen zueinander abhängt und mg einem möglichst geringen Abstand zwischen beiden Stromschienen verringert werden kann Messungen an einem serienmäßig hergestellten, eingangs beschriebenen Hochleistungsstromrichter zeigten jeder, d trotz Beachtung der vorstehend beschriebenen Erkenntnisse starke Abweichungen in der Stromverteilung längs der Stromschienen auftreten, die bis zu vom Mittelwert betragen Es besteht die Aufgabe, einen Hochleistungsstron richter der eingangs genannten Art in einfacher Weise so auszugestalten, daß die Homogenität der Stromverteilung längs der Stromschienen verbessert wird Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch zeigt, daß an den einander abgewandten Breitseiten jeder Stromschiene wenigstens ein sich im Bereich der Stromrichterventile Ober wenigstens einen Teil der Stromschienenlänge erstreckender Formkörper aus elektrisch leitendem Material elektrisch leitend befestigt ist und daß die Formkörper beider Stromschienen etwa mit gleicher Höhe von der zugehörigen Strömschiene abstehen.