DE2744749A1

DE2744749A1 - Gleichstromteilerverfahren fuer parallelstromkreise und einrichtung zu dessen verwirklichung

Info

Publication number: DE2744749A1
Application number: DE19772744749
Authority: DE
Inventors: Boris Michailovitsch Antonov; Sergei Illarionovits Pischikov; Efim Isaevitsch Sluchanko
Original assignee: INST VYSOKIKH TEMPERATUR AKADE
Current assignee: INST VYSOKIKH TEMPERATUR AKADE
Priority date: 1976-10-11
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1978-08-24
Also published as: US4159428A; GB1580645A; DE2744749C3; SU738044A1; JPS6210107B2; JPS5359853A; DE2744749B2

Description

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Institut Vysokikh Temperatur Akademii Nauk SSSR

GLEICHSTROMTEILERVERFAHREN FÜE PAR A T JiBISTROMKREISB UMD EINRICHTUNG ZU DESSEN VERWIRKLICHUNG

Die<;Brfindung betrifft elektrotechnische Einrichtungen und bezieht sich insbesondere auf Gleichstroateilerverfahren für Parallelstromkreise und auf eine Einrichtung zu dessen Verwirklichung·

Die Erfindung kann in Einrichtungen zur Leistiuigs- oder Stromverteilung zwischen Parallelstromkreisen, beispielsweise bei gleichzeitiger Aufladung mehrerer Akkumulatorbatterien, bei der Speisung einer Vielzahl galvanischer oder elektrolytischer Bäder zur Gleichstromteilung zwischen den Elektroden eines Mehrelektroden-MHD-Generators und bei ähnlichen Einrichtungen in der Elektrochemie, Energie- oder Elektrotechnik, ausgenutzt werden.

Die bekannten Gleichstroateilerverfahren für Parallel Stromkreise beruhen auf die Kompensation der Differenz von Spannungsabfällen ait verschiedenen Methoden

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in Parallelstromkreisen.

Beispielsweise wird die Differenz der Spannungeabfälle bei verschiedenen Strömen im Falle der Parallelarbeit von Uleichrichtereinheiten auf eine gemeinsame Belastung durch eine Änderung der UdK der Gleichrichter (s. das japanische Patent N. 4-7-51124) ausgeglichen.

Bei der Teilung eines periodisch pulsierenden intermittierenden Stroms in Parallelstromkreisen von Gleichrichterventilen kommt die Kompensation der Spannungsabfälle in den Parallelstromkreisen durch Einschaltung Ia jeden Stromkreis einer durch Magnetelemente entwickelten EMK (s. das französische Patent N» 127328) zustande. Ein derartiges Verfahren kann nur unter Anwendung von Drosselspulen mit Eisenkernen realisiert werden, weshalb dieses Verfahren für die Teilung eines kontinuierlichen Gleichstroms ungeeignet ist«

Es ist ein Gleichstromteilerverfahren für Parallelstromkreise bekannt, das auf der Kompensation der Differenz der durch den Gleichstrom in jedem Parallelstromkreis verursachten Spannungsabfälle mittels Einführung in jeden Parallelstromkreis einer zusätzlichen dem Gleichstrom proportionalen Ausgleic&pannung beruht«

Infolgedessen wird im System eine <iegen-EMK induziert

Die Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrene enthält stromausgleichende Einheiten^{1 S}?5^e α«? zahl von

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Parallelstromkreisen, die diese Stromkreise verbinden« Diese stromausgleichenden Einheiten setzen sich aus Widerständen (s. l*3ispielsweise A. M* Semtschinow "Unterstationen mit QuecksilberdampfStromrichtern und Halbleitern", Moskau, 1968, S. 48) zusammen. Von Nachteil ist bei diesem Verfahren und der dieses realisierenden Einrichtung der geringe Wirkungsgrad, der auf beträchtliche durch Einführung der kompensierenden Gegen*-üJidK verursachte Wirkverluste zurückzuführen ist. -Da aber die Genauigkeit der Stromteilung außerdem vom Verhältnis der zusätzlichen Ausgleichsspannung zum Spannungsabrll im Parallelstromkreis abhängt, so wird die Genauigkeitserhähung in der Strömtellung durch eine Erhöhung der zusätzlichen Ausgleichsspannung auf Grund einer Widerstandszunahme in den stromausgleichenden Einheiten erreicht.

Dieser »eg ist für die meisten Stromkreise ungeeignet, weil die Einführung der «virkwiderstände in die Leistungskreise den Wirkungsgrad dieser Stromkreise erheblich verschlechtert und das Kühlsystem kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleichstromteilerverfahren für Parallelstromkreise und eine Einrichtung zu dessen VerHlrsLrklichung zu schaffen, die auf Grund einer Verminderung von iVirkverlusten einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Genauigkeit der Stromteilung aufweisen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem

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Gleichstromteilerverfahren für Parallelstromkreise, das auf der Kompensation der Differenz der durch den Gleichstrom verursachten Spannungsabfälle in jedem Parallelstromkreis mittels Einführung in jeden Parallel-

Stromkreis einer dem Gleichstrom proportionale Ausgleichsspannung aufbaut, der Gleichstrom eines jeden Parallelstromkreises in einen Wechselstrom auf den äquipotentialen Abschnitten eines jeden Parallelstuomkreises gemäß der Erfindung umgeformt, auf einem jeden der äquipotenti* alen Abschnitte eine zusätzliche, der Halbdifferenz aus Spannungsabfällen in zwei benachbarten Parallelstromkreisen im stationären Betrieb bei Bedingung eines sie durchfliegenden gleichen Stroms gleiche Ausgleichsspannung erzeugt und diese zusätzliche Ausgleichsspannung jedem Parallelstromkreis für jede Halbperiodt der Arbeitsfrequenz in gleich- oder gegensinniger Schaltung mit der in diesem Stromkreis wirksam werdenden EUK zugeführt wird·

Die Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß bei einer Einrichtung zur Vertirklichung des Verfahrene, wo die

Gleichstromkreise untereinander durch stromausgleichenentsprechend

de Einheiten ν der Zahl der Parallelstromkreise verbunden sind, jede stromausgleichende Einheit gemäß der Erfindung vier gesteuerte Schalter enthält, die eine Brückenschaltung bilden, in deren einem Diagonalzweig

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ein Parallelstromkreis liegt, während die den anleren Diag^n&zweig bildenden Yerbinaungspunkte der gesteuerten

entsprechenden Schalter über Kondensatoren mit den ν »eubindungspunkten der gesteuerten Schalter der benachbarten Brücken gekoppelt sind, wodurch ein geschlossener Stromkreis gebildet wird.

Zweckmäßig werden bei Vorhandensein zweier Parallel« Stromkreise die den zweiten Diagonalzweig der ersten Brückenschaltung bildenden Verbindungspunkte der gesteuerten Schalter über Kondensatoren an die den zweiten Diagonalzweig der zweiten Brückenschaltung bildenden Verbindungspunkte der gesteuerten Schalter angeschlossen»

Die Erfindung soll nachstehend an Hand einer Beschreibung von Ausf ührungsbeispielei unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Gleichstromteilung zwischen drei Parallelstromkreisen, gemäß der Erfindung;

Fig. 2 die gleiche Einrichtung zur Gleichstromteilung zwischen zwei Parallelstromkreisen, gemäß der Erfindung·

Die Einrichtung zur Gleichstromteilung einer Speisequelle 1 (^ig· 1) zwischen drei Parallelstromkreisen, de» ren jeder eine Belastung 2, 3, 4 einschließt, enthält drei stromausgleichende Einheiten 5, 6 und 7, die mit

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der Belastung 2, 3» 4- Verbunden sind und deren Zahl stets gleich der Zahl der Farallelstromkreise ist, zwischen denen der Strom der «quelle 1 verteilt wird. Jede stromausgleichende Einheit 5, 6 und 7 stellt eine Brückenschaltung aus je vier gesteuerten Schaltern β, 9» 10 und 11 und 12, 13, 14 und 15, 16, 17, 18 und 19 dar. In einen Diagonalzweig der Brückenschaltung ist die Speieequelle eingeschaltet, während die den zweiten Diagonalzweig der ersten Brückenschaltung bildenden Verbindungspunkte 2O₉ 21 der Schalter 8 und 10, 9 und 11 dieser Schaltung an den Verbindungepunkt 22 der Schalter 17 und 19 der dritten Brückenschaltung über einen Kondensator 23 und an den Verbindungepunkt 24 der Schalter 13 und 15 der zweiten Brückenschaltung über einen Kondensator 25 angeschlossen sind· Der Verbindungspunkt 26 der Schalter 12 und 14 der zweiten Brückenschaltung ist an den Verbindungspunjft 27 der Schalter 16 und 18 der dritten Brückenschaltung über einen Kondensator 28 angeschlossen« Hierbei bildet sich ein geschlossener Kreis aus den in den Diagonalzweigen der Brückenschaltungen liegenden Kondensatoren 23, 25 und 28 aus.

Wird der Gleichstrom der quelle 1 auf zwei Parallel-Stromkreise, wie dies in Fig· 2 gezeigt ist, verteilt, so sind die V_erbindungspunkte 20 und 21 der Schalter 8, 10 und 9t 11 der ersten Brückenschaltung mit den ähnli-

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chen Verbindungepunkten 26 und 24 der Schalter 12, 14 und 15t 15 der zweiten Brückenschaltung über entsprechende Kondensatoren 29 und 30 gekoppelt«

Die Einrichtung arbeitet wie folgt·

In einem beliebigen bekannten Verfahren werden die die Brückenschaltungen bildenden Schalter 8 bis 19 gesteuert, wobei der Strom jeder Belastung 2 bis 4 über die Kondensatoren 23, 25, 28 fließt. Nun wird die Arbeit der Einrichtung am Beispiel der in *'ig· 2 dargestellten Schaltung betrachtet· La wird angenommen, daß die Belastung 2 größer als die Belastung 3 ist·

In der ersten Halbperiode der «rbeitsfrequenz -schließen die Schalter 12, 10 und 9, 15» worauf die Belastung 2 an die Speisequelle 1 über den Kondensator 29 und die Belastung 3 über den Kondensator 30 angeschlossen wird· Für diese Zeitspanne laden sich die Kondensatoren

wenn 29 und 30 auf verschiedene Spannungswerte auf,selbst ^v sie über gleiche Kapazitätswerte verfügen. De. die Belastung 2 größer als die Belastung 3 ist, lädt sich der Kondensator 29 auf einen höheren Spannungswert auf· In der nächsten Halbperiode schließen die Schalter 11, 13 und 14, 8$ während die Schalter 12, 10 und 9, 15 öffnen. Infolgedessen wird die Belastung 2 an die Speisequelle 1 über den Kondensator 30 und die Belastung 3 über den Kondensator 29 angeschlossen.

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Der Strom der Belastung 3 kann nicht den Kondensator 29 vollständig umladen, weil er kleiner als der den Kondensator 29 in der vorhergehenden Halbperiode aufladende Strom der Belastung 2 ist, während der Kondensator 30 hierbei eine zusätzliche Ladung im Stromkreis der Belastung 2 erhält.

Dann werden die Kondensatoren erneut umgeschaltet, wobei der Kondensator 29, an dessen Belägen eine dem Stromanstieg der Belastung 2 entgegenwirkende Spannung anliegt, wieder an die Belastung 2 angeschaltet wird, während der Kondensator 30, an dessen Belägen eine zum Stromanstieg der Belastung 3 beitragende Spannung anliegt, an die Belastung 3 angeschlossen wird.

Im eingeschwungenen Betrieb bewirkt die Unsymmetrie der Belastungen 2, 3 die Urzeugung an den Kondensatoren 29 und 30 einer euatitzlichen Ausgleichsspannung, die gleich der Halbdifferenz der Spannungs ab fälle in diesen Stromkreisen ist·

Die Arbeit der Einrichtung mit drei Stromkreisen unterscheidet sich von der Arbeit der Einrichtung mit zwei Stromkreisen grundsätzlich nicht· Ein gewisser Unterschied wird durch die Zahl der Parallelstromkreise über zwei bestimmt« In diesem Fall kommt die Verbindung zwischen den zwei Belastungen nur über einen Kondensator 23, 25, 28 in Fig. 1 zustande· So arbeitet der Kondensa-

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tor 23 in den Belastungskreisen 2 und 4-, der Kondensator 25 in den Belastungskreisen 2 und 3» der Kondensator 28 in den Belastungskreisen 3 und 4, wodurch die Ströme eines jeden der genannten Paare ausgeglichen werden« Da der Ring der Kondensatoren geschlossen ist, stellen sich in jedem der Parallelstromkreise einander gleiche Ströme ein₀

Die bisher zur Stromsummierung der Elektroden eines MHD-Generators verwendeten Ausgleichswiderstände für die Hallspannung führten zu einem berechneten Leistungsverlust daran in einer Menge bis 4% der vom Generator in das Industrienetz abgegebenen Leistung. Die Anwendung der vorliegend vorgeschlagenen Einrichtung mit einem Wirkungsgrad von 96% setzt die Leistungsverluste ungefähr um das 10Ofache herab_o

Darüber hinaus sorgt die neue Einrichtung für eine gleichmäßige Stromverteilung auf die Elektroden bei einer beliebigen Polarität der zwischen den Elektroden wirksam werdenden Spannungsdifferenz bei einem beliebigen Änderungsgesetz für diese Spannung, was die Ausgleichswiderstände nicht in der Lage sind zu sichern.

Hierbei übertrifft die praktisch erreichbare Teilungsgenauigkeit der addierten Ströme für die Elektroden bei den den Rechenwerten nahen Betriebszuständen bei den Ausgleichswiderständen keine 20%. Die neue Einrichtung

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gestattet es, die Genauigkeit der Stromteilung bis auf 1%, d.h. um das ca. 2Ofaehe zu erhöhen·

Die hohe, praktisch eine vollkommene Eliminieruag des durch die Heizspannung verursachten Stromanteilee gewährleistende Genauigkeit der Strömteilung für die Elektroden wird ohne Anwendung von Systemen der automatischen Steuerung erreicht, «as die Einrichtung wesentlich vereinfacht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

M.Vlleichstromteilerverfahren für Parallelstromkreise, das auf der Kompensation der Differenz der. durch den Gleichstrom verursachten Spannungsabfälle in jedem Parallelstromkreis durch Einführung in jeden i^rallelstromkreis einer dem Gleichstroa proportionalen Ausgleichsspannung aufbaut, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom eines jeden Parallelstromkreises in einen Wechselstrom auf äquipotentialen Abschnitten jeden Parallelstromkreises umgeformt, auf einem jeden der äquipatentia-rlen Abschnitte eine der Halbdifferenz aus Spannungsabfällen in zwei benachbarten Parallelstromkreisen im stationären Betrieb bei Bedingung eines sie durchfließenden gleichen Stroms gleiche Ausgleichsspannung erzeugt und diese Ausgleichsspannung jedem Parallelstromkreis in gleich- oder gegensinniger Schaltung mit der in diesem Stromkreis wirksam werdenden IMK zugeführt wird· 2, Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens

nach Anspruch 1, bei der die Gleichstromkreise untere in-

entsprechend ander durch stromausgleichende Einheiten ν der Zahl der Parallelstromkreise verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede stromausgleichende Einheit (5 bis 7) vier gesteuerte Schalter (8 bis 19) enthält, die eine Brückenschaltung bilden, in deren einen

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ORIGINAL INSPECTED

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Diagonalzweig ein Parallelstromkreis liegt, während die den anderen Diagonalzweig der Brückenschaltungen bildenden Verbindungspunkte (20, 21 oder 24, 26 oder 22, 27) der gesteuerten Schalter (8 bis 19) über Kondensatoren (23,

entspre chenden 25, 28) mit ν Verbindungspunkten der gesteuerten Schalter (8 bis 19) der benachbarten Brücken gekoppelt sind, wodurch ein geschlossener Stromkreis gebildet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß bei Vorhandensein zweier Farallelstronkreise die den zweiten Diagonalzweig der ersten Brückenschaltung bildenden Verbindungepunkte (20, 21) der gesteuerten Schalter (8 bis 11) über Kondensatoren (29, 30) an die den zweiten Diagonalzweig der zweiten Brückenschaltung bildenden Verbindungspunkte (26, 24) der gesteuerten Schalter (12 bis 15) angeschlossen sind·

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