DE2744749B2

DE2744749B2 - Verfahren und Vorrichtung zur gleichmäßigen Aufteilung eines Gleichstroms auf parallele Stromkreise

Info

Publication number: DE2744749B2
Application number: DE2744749A
Authority: DE
Inventors: Boris Michailovitsch Chimki Moskovskoi Oblasti Antonov; Sergei Illarionovitsch Pischikov; Efim Isaevitsch Sluchanko
Original assignee: INSTITUT VYSOKICH TEMPERATUR AKADEMII NAUK SSR MOSKAU
Current assignee: INSTITUT VYSOKICH TEMPERATUR AKADEMII NAUK SSR MOSKAU
Priority date: 1976-10-11
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1981-02-05
Also published as: GB1580645A; DE2744749C3; SU738044A1; US4159428A; JPS5359853A; JPS6210107B2; DE2744749A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichmäßigen Aufteilung eines Gleichstroms auf parallele Stromkreise durch Kompensation der Differenz der durch den Gleichstrom in jedem Parallelstromkreis verursachten Spannungsabfälle mittels einer in jeden Parallelstromkreis eingeführten Ausgleichsspannung, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die vorstehend angegebene Technik ist aus der DE-Patentanmeldung L 11 543 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren zur gleichmäßigen Aufteilung eines Gleichstroms geht es um eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Gleichrichtern, die wechselstromseitig von einem Transformator als gemeinsamer Speisequelle gespeist werden und die gleichstromseitig auf eine gemeinsame Belastung wirken. Hier wird eine Kompensation unterschiedlicher Lastverteilungen zwischen den Gleichrichtern dadurch angestrebt, daß in den Wechselstromzuleitungen zu diesen eine induktive Kopplung vorgesehen wird, z. B. einstellbare Eisenkerne, mit der ein Blindwiderstand eingeführt wird. Dadurch werden die Kommutationswinkel der Gleichrichter vergrößert, was die Wirkung der Einführung eines Wirkwiderstandes in den Kreis hat.

Dieses bekannte Verfahren setzt ein Wechselstromnetz voraus sowie Umformer als Verbindungsglied zu einem Gleichstromnetz. Dabei ist der Betrieb auch nur für bestimmte Parameter der Anlagen wie Länge der

ίο Schienen, Wirkwiderstand des gespeisten Netzes, Induktivität der Transformatorwicklungen usw. sichergestellt.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Gleichstrom in parallelen Zweigen gleichmäßig gehalten werden kann, unabhängig davon, aus welchen Elementen diese Parallelkreise bestehen. Es soll sich also z. B. handeln können um Gleichstromgeneratoren, die auf eine Belastung arbeiten, oder um die Aufladung von an einer Speisequelle parallelgeschalteten Akkumulatoren. Dabei soll eine Einstellung auf die jeweiligen Parameter entbehrlich sein, und es soll die Vergleichmäßigung der in den einzelnen Zweigen fließenden Gleichströme auch bei verschiedenen und wechselnden Unterschieden der Widerstände in den Kreisen gewährleistet sein.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Gleichstrom jedes Parallelstromkreises über Abschnitte gleicher Spannung jedes Parallelstromkreises in einen Wechselstrom umgeformt und über jeden der Abschnitte gleicher Spannung eine bei stationären Betrieb und beim Fließen von gleichgroßen Gleichströmen in den Parallelstromkreisen der halben Differenz aus den Spannungsabfällen zweier benachbarter Parallelstromkreise gleiche Ausgangsspann ung erzeugt wird und diese Spannung jedem Parallelstromkreis in gleich- oder gegensinniger Schaltung als Ausgleichsspannung zugeführt wird.

Bei einem solchen Vorgehen gelingt eine automatisehe Anpassung der Aufteilungsvorrichtung an beliebige Parameter der einzelnen Parallelkreise, wobei diese Parameter sich auch während des Betriebs ändern können. Es geschieht lediglich eine entsprechende Umverteilung der Ausgleichsspannur.gen an den entsprechenden Kondensatoren.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des vorgeschlagenen Veifahrens sind die Parallelstromkreise durch stromausgleichende Einheiten entsprechend der Zahl der Parallelstromkreise verbunden und jede stromausgleichende Einheit enthält vier gesteuerte Schalter, die eine Brückenschaltung bilden, über deren einer Brückendiagonale ein Parallelstromkreis aus Last und Speisequelle liegt, während die die an deren Brückendiagonalen bezeichnenden Verbindungspunkte der gesteuerten Schalter über Kondensatoren mit entsprechenden Verbindungspunkten der gesteuerten Schalter der benachbarten Brückenschaltungen zu einem geschlossenen Stromkreis gekoppelt sind.

Wenn zwei Parallelstiomkreise vorhanden sind, so werden zweckmäßigerweise die die zweite Brückendiagonale bezeichnenden Verbindungspunkte der gesteuerten Schalter über Kondensatoren an die die zweite Brückendiagonale der zweiten Brückenschaltung bezeichnenden Verbindungspunkte der gesteuerten Schalter angeschlossen.

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnah-

me auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Aufteilung eines Gleichstroms auf drei Parallelstromkreise;

Fig.2 eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Aufteilung eines Gleichstroms auf zwei Parallelstromkreise.

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung zi <· gleichmäßigen Aufteilung des Gleichstroms der Speisequelle 1 auf drei Parallelstromkreise, deren jeder eine Last 2, 3, 4 einschließt, enthält drei stromausgleichende Einheiter. 5, 6 und 7, die mit jeweils einer der Lasten 2, 3, 4 verbunden sind und deren Zahl stets gleich der Zahl der Parallelstromkreise ist, auf die der Strom tier Quelle 1 verteilt wird.

Jede stromausgleichende Einheit 5, 6 und 7 stellt eine Brückenschaltung aus je vier gesteuerten Schaltern 8,9,

10 und 11 und 12,13,14 und 15,16,17,18 und 19 dar. In einen Diagonalzweig der Brückenschaltung ist die Speisequelle 1 eingeschaltet, während die den zweiten Diagonalzweig der ersten Brückenschaltung bildenden Verbindungspunkte 20, 21 der Schalter 8 und 10,9 und

11 dieser Schaltung an den Verbindungspunkt 22 der Schalter 17 und 19 der dritten Brückenschaltung über einen Kondensator 23 und an den Verbindungspunkt 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 Verbindungspunkt

27 der Schalter 16 und 18 der dritten Brückensci iltung über einen Kondensator 28 angeschlossen. Hierbei bildet sich ein geschlossener Kreis aus den in den Diagonalzweigen der Brückenschaltungen liegenden Kondensatoren 23,25 und 28.

Wird der Gleichstrom der Speisequelle 1 auf zwei Parallelstromkreise, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist, verteilt, so sind die Verbindungspunkte 20 und 21 der Schalter 8,10 und 9,11 der ersten Brückenschaltung mit den entsprechenden Verbindungspunkten 26 und 24 der Schalter 12,14 und 13,15 der zweiten Brückenschaltung über entsprechende Kondensatoren 29 und 30 verbunden.

Im Betrieb der beschriebenen Vorrichtungen werden die Brückenschaltungen bildenden Schalter 8 bis 19 auf eine beliebige bekannte Weise so gesteuert, daß der Strom jeder Last 2 bis 4 über die Kondensatoren 23,25,

28 fließt. Nachfolgend sei die in F i g. 2 dargestellte Schaltung betrachtet, wobei angenommen werden soll, daß die Last 2 größer als die Last 3 ist

In der ersten Halbperiode der Arbeitsfrequenz schließer die Schalter 12,10 und 9,15, worauf die Last 2 an die Speisequelie 1 über den Kondensator 29 und die Last λ über den Kondensator 30 angeschlossen wird. Für diese Zeitspanne laden sich die Kondensatoren 29 und 30 auf verschiedene Spannungswerte auf, selbst wenn sie über gleiche Kapazitatswerte verfügen. Da die Last 2 größer als die Last 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 Last 2 an die Speisequelle 1 über den Kondensator 30 und die Last 3 über den Kondensator 29 angeschlossen.

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

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

Im eingeschwungenen Betrieb bewirkt die Unsymmetrie der Lasten 2, 3 die Erzeugung einer zusätzlichen Ausgleichsspannung an den Kondensatoren 29, 30, die gleich der halben Differenz der Spannungsabfälle in diesen Stromkreisen ist

Der Betrieb der Vorrichtung mit drei Stromkreisen unterscheidet sich grundsätzlich nicht vom Betrieb der Vorrichtung mit zwei Stromkreisen. Bei mehr als zwei Parallelstromkreisen kommt die Verbindung zwischen zwei Lasten gemäß F i g. 1 nur über einen Kondensator 23, 25, 28 zustande. So arbeitet der Kondensator 23 in den Lastkreisen 2 und 4, der Kondensator 25 in den Lastkreisen 2 und 3 und der Kondensator 28 in den Lastkreisen 3 und 4, wodurch die Ströme in jeweils den genannten Paaren ausgeglichen werden. Da der Ring der Kondensatoren geschlossen ist, stellen sich in jedem der Parallelstromkreise einander gleiche Ströme ein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur gleichmäßigen Aufteilung eines Gleichstroms auf parallele Stromkreise durch Kompensation der Differenz der durch den Gleichstrom in jedem Parallelstromkreis verursachten Spannungsabfälle mittels einer in jeden Parallelstromkreis eingeführten Ausgleichsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom jedes Parallelstromkreises über Abschnitte gleicher Spannung jedes Parallelstromkreises in einen Wechselstrom umgeformt und über jeden der Abschnitte gleicher Spannung eine bei stationärem Betrieb und beim Fließen von gleichgroßen Gleichströmen in den Parallelstromkreisen der halben Differenz aus den Spannungsabfällen zweier benachbarter Parallelstromkreise gleiche Ausgangsspannung erzeugt wird und diese Spannung jedem ParaHelstromkreis in gleich- oder gegensinniger Schaltung als Ausgleichsspannung zugeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelstromkreise durch stromausgleichende Einheiten entsprechend der Zahl der Parallelstromkreise verbunden sind und daß jede stromausgleichende Einheit (5 bis 7) vier gesteuerte Schalter (8 bis 11; 12 bis 15; 16 bis 19) enthält, die eine Brückenschaltung bilden, über deren einer Brückendiagonale ein Parallelstromkreis aus Last und Speisequelle (2,1; 3,1; 4,1) liegt, während die die anderen Brückendiagonalen bezeichnenden Verbindungspunkte (20, 21; 24, 26; 22, 27) der gesteuerten Schalter (8 bis 11; 12 bis 15; 16 bis 19) über Kondensatoren (23,25,28) mit entsprechenden Verbindungspunkten (20,22; 21,24; 26, 27) der gesteuerten Schalter (8 bis 11; 12 bis 15; 16 bis 19) der benachbarten Brückenschaltungen zu einem geschlossenen Stromkreis gekoppelt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei Parallelstromkreisen die die zweite Brückendiagonale bezeichnenden Verbindungspunkte (20, 21) der gesteuerten Schalter (8 bis 11) über Kondensatoren (29, 30) an die die zweite Brückendiagonale der zweiten Brückenschaltung bezeichnenden Verbindungspunkte (26, 24) der gesteuerten Schalter (12 bis 15) angeschlossen sind.