DE3012329A1 - Stromrichteranordnung - Google Patents

Stromrichteranordnung

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DE3012329A1 DE19803012329 DE3012329A DE3012329A1 DE 3012329 A1 DE3012329 A1 DE 3012329A1 DE 19803012329 DE19803012329 DE 19803012329 DE 3012329 A DE3012329 A DE 3012329A DE 3012329 A1 DE3012329 A1 DE 3012329A1
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Description

Stromrichteranordnung
Die Erfindung betrifft eine Stromrichteranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei bestimmten Anwendungsgebieten von steuerbaren Stromrichteranordnungen, die an ein Wechselspannungsnetz oder eine andere Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, ist es von großer Bedeutung, daß der Blindleistungsverbrauch der Anordnung niedrig und damit der Leistungsfaktor der Anordnung groß ist. Als Beispiel eines solchen Anwendungsgebietes sind Stromrichteranordnungen zu nennen, die auf Fahrzeugen montiert sind und zur Speisung von Gleichstromantriebsmotoren der Fahrzeuge dienen, wobei die Stromversorgung über eine wechselspannungsführende Kontaktleitung oder Kontaktschiene erfolgt. Bei diesen Anwendungsgebieten ist es auch wichtig, den Oberwellengehalt im Wechselstrom der Stromrichteranordnung klein zu halten, und zwar u.a. zur Vermeidung von Telestörungen. Ferner ist es wichtig, daß der Wechsel strom der Anordnung keine Gleichstromkomponente enthält, da diese zu Sättigungserscheinungen in Transformatoren oder Generatoren führen kann.
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Es ist bekannt, in Stromrichteranordnungen sogenannte asymmetrisch halbgesteuerte einphasige Stromrichterbrücken zu verwenden, die von der Gleichstromseite her gesehen aus zwei in Reihe geschalteten Thyristorzweigen bestehen, zu denen parallel zwei in Reihe geschaltete Diodenzweige liegen. Ein solcher Stromrichter hat im allgemeinen einen geringeren Blindleistungsverbrauch als eine auf konventionelle Weise gesteuerte Einphasenbrücke mit Thyristoren in allen vier zweigen. Der Verbrauch an Blindleistung ist jedoch bei Teilaussteuerung fortwährend relativ hoch und häufig nicht akzeptabel.
Ss ist ferner bekannt, daß eine weitere Senkung des Blindleistun^sverbrauches (d.h. eine Erhöhung des Leistungsfaktors) dadurch erreicht werden kann, daß man in einem Stromrichter zwei oder mehrere Brücken beispielsweise der oben genannten Art in Reihe schaltet und den Stromrichter so steuert, daß immer nur höchstens eine Brücke teilweise ausgesteuert arbeitet, während die übrigen entweder voll ausgesteuert oder gar nicht ausgesteuert sind. Stromrichter dieser Art erfordern Jedoch eine relativ große Anzahl an Halbleiterkomponenten (Thyristoren und Dioden), wodurch sie kompliziert, raumaufwendig und teuer werden.
Durch die GB-PS 1 497 045 ist eine Stromrichteranordnung bekannt, bei der ein Stromrichter aus zwei reihengeechalteten, asymmetrisch halbgesteuerten Brücken besteht. Um eine gleichmäßige Lastverteilung auf die Sekundärwicklungen des Stromrichtertransformators
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zu erreichen, wobei man gleichzeitig einen niedrigen Verbrauch an Blindleistung bekommt, wird jede der beiden Brücken zyklisch gesteuert, wobei die Zyklen für die beiden Brücken zeitlich im Verhältnis zueinander verschoben sind. Die Dauer des Zyklusses beträgt eine oder zwei ganze Perioden. Während jeder der Halbperioden des Zyklusses arbeitet immer eine der Brücken mit variierbarem Steuerwinkel, d.h. der Steuerwinkel nimmt im allgemeinen einen Wert an, der von den Werten (0° und 180°) abweicht, bei welchen der Oberwellengehalt des Netzwechselstroms und der Verbrauch an Blindleistung am niedrigsten ist. Der Verbrauch an Blindleistung und der Oberwellengehalt des Wechselstroms werden daher relativ hoch. Ferner erfordert diese bekannte Anordnung, daß jeder Stromrichter mindestens zwei gleichstrommäßig reihengeschaltete Brücken enthält, wodurch die Anordnung relativ kompliziert und aufwendig wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromrichteranordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der es mit einem einfachen Stromrichter, beispielsweise mit einer einzigen Stromrichterbrücke, möglich ist, einen niedrigeren Blindleistungsverbrauch und einen niedrigeren Oberwellengehalt des Wechselstromes 2U erreichen, als dies mit einer im Aufbau entsprechend einfachen Anordnung bekannter Art möglich ist.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einem oder mehreren einfachen Stromrichtern zu entwickeln, bei welcher die Gleichstromkomponente im Wechselstrom jedes Stromrichters für sich Null ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Stromrichteranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäx3 die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten
Merkmale hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Durch die Erfindung wird eine im Aufbau einfache Stromrichteranordnung geschaffen, die sich durch einen sehr kleinen Blindleistungsverbrauch und einen entsprechend hohen Leistungsfaktor auszeichnet. Dadurch, daß die Gleichstromkomponente im Wechselstrom jedes Stromrichters für sich Null ist, ist es möglich, die Gleichstromkomponente im Wechselstrom der Anordnung sowohl bei Anordnungen mit einem einzigen Stromrichter als auch bei Anordnungen mit mehreren Stromrichtern mit unterschiedlichen Lasten völlig zu beseitigen.
Anhand der Figuren soll die Erfindung näher beschrieben werden. Es zeigen
Fig. 1a die Leistungskreise eines Ausführungsbeispieles einer Stromrichteranordnung gemäß der Erfindung mit
einem aus nur einer Brücke bestehenden Stromrichter zur Speisung eines Gleichstrommotors,
Fig. 1b bis 1d die Steuerkreise für die ^'jiordnung gemäß
Figur 1a,
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Fig. 1e einige in der Anordnung nach Figur 1a bis 1d auftretenden Größen als Funktion der Zeit,
Fig. 2a die Leistungskreise eines anderen Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung mit vier Stromrichtern,
Fig. 2b bis 2d die Steuerkreise für die Anordnung gemäß Figur 2a,
Fig. 2e und 2f einige der in der Anordnung nach Figur 2a bis 2d auftretenden Größen als Funktion der Zeit.
Figur 1a zeigt eine Stronirichteranordnung zur Speisung des Ankers H des einen Gleichstrommotors. Der Motor hat die Felderregerwicklung F, die von der Gleichstromquelle UF gespeist wird. In Reihe mit dem Anker des Motors liegt ein Induktor L zur Glättung des Ankerstroms des Motors.
Die Anordnung enthält einen Stromrichter SR, der aus einer halbgesteuerten Thyristorbrücke mit zwei Thyristorzweigen und zwei Dioden besteht. Die in Reihe geschalteten Diodenzweige bilden einen Nebenweg für den Gleichstrom durch die Brücke. Jeder Thyristor- und Diodenzweig wird in der Figur und in der nachstehenden Beschreibung so behandelt, als bestünde er aus nur einem einzigen Halbleiterelement. Dies kann der Fall sein, jedoch kann auch jeder Zweig alternativ aus zwei oder mehreren reihen-, parallel- oder reihen-parallelgeschalteten Halbleiterelementen bestehen.
Der Stromrichter SR hat also zwei Thyristoren T11 und T12 und zwei Dioden D11 und D12. Die beiden Thyristoren der Anordnung
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werden von Steuerkreisen phasenwinkelgesteuert, die nachstehend an Hand der Figuren 1b bis 1d beschrieben werden.
Die Gleichstromanschlüsse des Stromrichters sind an die aus Motoranker und Glättungsinduktor bestehenden Last angeschlossen. Die Wechselstromanschlüsse der Brücke sind über einen Transformator TR an ein speisendes Wechselspannungsnetz N angeschlossen. Der Transformator hat eine Primärwicklung P und eine Sekundärwicklung S und liefert die Wechselspannung U^q und den Wechselstrom iAC an den Stromrichter.
Der Gleichstrom des Stromrichters ist mit I und seine Gleichspannung mit Uq bezeichnet.
Für eine halbgesteuerte Brücke gilt allgemein, daß, wenn ein Thyristor gesperrt ist, der Strom durch die an denselben Gleichstromanschluß der Brücke angeschlossene Diode fließt. Wenn kein Thyristor leitend ist, fließt daher der Gleichstrom der Brücke durch die beiden reihengeschalteten Diodenzweige, die also einen Nebenweg für den Gleichstrom bilden, wobei die Gleichspannung der Erücke Null ist.
Die Figuren 1b bis 1d zeigen die Steuerschaltungen für die Anordnung nach Figur 1a. Der Stromrichteranordnung wird ein Steuersignal Ug zugeführt, beispielsweise von einer Regelanordnung zur Regelung der Drehzahl .und/oder des AnkerStroms des Motors.
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Figur 1b zeigt eine Schaltung zur Gewinnung von sechs Signalen a, b, c, d, e, f zur Steuerung des Stromrichters. Die Netzspannung U.c wird zwei Schaltgliedern NV1 und NV2 zugeführt. Jedes Schaltglied gibt während jeder zweiten Halbperiode ein "1"-Signal ab. Diese Signale werden monostabilen Kippstufen IWI und MV2 zugeführt, die zu Beginn jeder Halbperiode der Netzspannung kurzzeitig "1"-Impulse abgeben. Über ein ODER-Glied OG werden diese Impulse dem Eingang eines Ringzählers RR zugeführt, der sechs Ausgänge a bis f hat. Jeder Impuls stellt den Ringzähler einen Schritt weiter. Während drei Perioden von UAC durchläuft der Ringzähler also einen Zyklus, und während dieses Zyklusses ist jedes der Signale a bis f "1" während einer Halbperiode und "0" während der restlichen Zykluszeit. Die Signale a bis f sind unten in Fig. 1e gezeigt. Ein Zyklus umfaßt also sechs Halbperloden, d.h. drei Perioden der Netzspannung.
Figur 1c zeigt drei Phasenwinkelsteuerglieder SDI bis SDIII. Jedes dieser Glieder (z.B. SDI) liefert um 180° phasenverschobene Steuerimpulse (SI und S1I) mit einer Phasenwinkellage, die in Abhängigkeit von dem dem Steuerglied zugeführten Steuersignal zwischen 0° und 130° variiert. Die Steuerglieder sind untereinander identisch. Der SteuerwinkeloCfür die von einem Steuerglied gesteuerten Thyristoren wird in Abhängigkeit von dem Eingangssignal U^ eines Steuergliedes zwischen 0 und 180° in an sich bekannter Weise derart variiert, daß
CX = arc cos (2U1 - 1) (0<U±^1).
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«■h
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Der Zuschuß, den die vom Steuerglied gesteuerten Thyristoren zu den Gleichspannungen der Stromrichter leisten, variiert daher linear mit dem Eingangssignal U. des Steuergliedes in dem Intervall 0<Ui^-1. Für U1^O istoC= 180°. Für U1^I istCC= O, d.h. die Thyristoren sind voll ausgesteuert.
Ein Steuersignal Uo, das kontinuierlich zwischen O und 3 variiert werden kann, wird dem Steuerglied SDI direkt und den übrigen Ξΐβμβ^ϋβαβΓη über Summierungsglieder F9 bzw. F10 zugeführt, in welchen Uo = 1 bzw. Ug = 2 entsprechende Konstanten von U2 subtrahiert werden (Fig. 1c). Wenn U„ von O aus ansteigt, werden sich daher die Steuerwinkel 0& j, <fjjj undcOjjj für die drei Steuerglieder wie folgt verändern:
0<Us<1
U3 = 2.
2<U3<3
180° CC111
130° 130° 130°
180°^>0 180° 130°
0° 130^^0 180°
0° 0° 180°
0° 0° 130°
0° 0° 180^^0
0° 0°
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ti, „ _.
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Figur 1d zeigt, wie die Steuerimpulse der Steuerglieder über elektronische Schalter G11, G11' usw. den Thyristoren der Anordnung zugeführt werden. Für den Thyristor T11 z.S. gilt somit, daß ihm während der ersten Halbperiode eines Zyklusses (a = "1") das Steuersignal SI vom-Steuerglied SDI, während der dritten Halbperiode eines Zyklusses (c = "1") das Steuersignal SIII vom Steuerglied SDII sowie während der fünften Haiperiode eines Zyklusses (e = "1") das Steuersignal SII vom Steuerglied SDII zugeführt wird. Das entsprechende gilt für den Thyristor T12.
Figur 1e zeigt die Arbeitsweise der Anordnung für die Dauer eines Zyklusses für drei verschiedene Aussteuerungsgrade Ug = 0,5, UQ = 1,5 und Uq = 2,5. Das oberste Diagramm zeigt die Netzspannung U,c, darunter sind die Gleichspannung U0, die Ströme durch die Thyristoren T11 und T12, der Netzstrom iAC, die Signale a - f vom Ringzähler RR und das Steuersignal Ug dargestellt.
Vie man sieht, folgt immer einer Halbperiode mit einem bestimmten Steuerwinkel nach drei Halbperioden eine Halbperiode mit dem gleichen Steuerwinkel, jedoch mit entgegengesetzter Polarität der Wechselspannung. Beispielsweise wird bei U„ = 1,5 in der ersten und vierten Halbperiode des Zyklusses usw. in jeder folgenden dritten Halbperiode mit dem Steuerwinkel 0° gesteuert, in der zweiten und fünften Halbperiode des Zyklusses usw. in jeder folgenden dritten Halbperiode mit dem Steuerwinkel 90° gesteuert und in jeder dritten und sechsten Halbperiode des Zyklusses usw. in jeder folgenden dritten Halbperiode mit dem
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Steuerv/inkel 130° gesteuert. Hierdurch entfällt während jedes Zyklusses auf jede Halbperiode des Netzstroiaes eine dieser Halb periode identische Halbperiode entgegengesetzter Polarität, so daß die Gleichstromkompnente des Netzstromes Hull "wird.
Der Stromrichter nach Fig. 1 entspricht hinsichtlich seiner Blindleistung und seines Oberwellengehaltes einem bekannten Stromrichter, der aus drei hintereinander ausgesteuerten, in Reihe geschalteten Brücken besteht. Bei dem Stromrichter nach Figur 1 wird also mit nur einer Brücke derselbe niedrige Blindleistungsverbrauch, derselbe hohe Leistungsfaktor und derselbe niedrige Oberwellengehalt erzielt, wofür bei einem Stromrichter nach dem Stande der Technik drei Brücken erforderlich sind.
Bei dem Beispiel gemäß Figur 1 beträgt die Dauer eines Zyklusses drei Perioden der Netzspannung. Allgemein kann die Dauer des Zyklusses bei der beschriebenen Anordnung N Perioden der Netzspannung betragen,wobei N eine ungerade Zahl ist, die größer oder gleich Drei ist. Hinsichtlich des Blindleistungsverbrauches verhält sich ein solcher Stromrichter wie ein bekannter Stromrichter mit N in Reihe geschalteten Brücken.
Figur 2a zeigt eine Stromrichteranordnung mit vier Stromrichtern SR1 - SR4. Jeder Stromrichter besteht aus zwei in Reihe geschalteten Brücken B1-B4 und B'1 - B.14. Jede Brücke wird in der anhand von Figur 1 beschriebenen Art gesteuert. In jedem Stromrichter wird bei steigender/Jleichspannung zuerst die obere Brücke
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und danach die untere Brücke voll ausgesteuert. Die Stromrichter werden so gesteuert, daß die Mittelwerte ihrer Gleichspannungen immer gleich sind. Die Stromrichter SR1 und SR2 werden synchron miteinander gesteuert und bilden einen ersten Modul. Die Stromrichter SR3 und SR4 "Verden ebenfalls synchron miteinander gesteuert und bilden einen zweiten Modul. Die Stromrichter werden vom Netz N über einen Transformator TR mit den Sekundärwicklungen S1, S2, S1', S21 gespeist. Jeder Stromrichter speist eine separate Last, die aus der Reihenschaltung eines Gleichstrommotors M1- M4 und eines Glättungsinduktors L1 - L4 besteht.
Figur 2b zeigt die Schaltung zur Erzeugung der Signale a - f, die völlig mit der in Figur 1b gezeigten Schaltung übereinstimmt.
Figur 2c entspricht Figur 1c, unterscheidet sich jedoch dadurch von Figur 1c, daß drei weitere Steuerimpulsglieder SDIV - SDVI mit Summierungsgliedern F11- F13 vorhanden sind. In den Gliedern F11 - F13 werden Größen entsprechend Ug = 3? Ug =.4 und Ug = 5 vom Steuersignal Ug subtrahiert, so daß, wenn Ug von 0 bis 6 verändert wird, ein Steuerimpulsglied zeitlich nach dem anderen seinen Steuerwinkel von 180° auf 0° verändert.
Figur 2d zeigt, wie die Steuerimpulse der Steuerimpulsglieder in Abhängigkeit von den Signalen a-f den Thyristoren der Anordnung zugeführt werden. Die Signale a-f steuern in entsprechender Weise in Fig. 1d Schalter '(z.B. 011, 011', GH1»), welche die Steuerimpulse zu den Thyristoren hindurchlassen.
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Die Figuren 2e und 2f zeigen die Arbeitsweise für die Dauer eines Zyklusses für sechs verschiedene Werte des Steuersignals Ug. Im obersten Diagramm ist die Netzspannung UAC dargestellt und darunter sind die Gleichspannung UD1 der Stromrichter SR1 und SR2, die Gleichspannung U^2 der Stromrichter SR3 und SR4, die Ströme durch die Thyristoren der Anordnung, der Wechselstrom i'ftr. des ersten Moduls (SR1 und SR2), der Wechselstrom I1 \n
AL« AU
des zweiten Moduls (SR3 und SR4), der resultierende Netzwechselstrom i.« = ±\n + i'fAr«> die Signale a - f und das Steuersig-
AO AU AO
nal Ug dargestellt.
Figur 2e zeigt den Verlauf für die·Steuersignale Ug = 0,5, U- = 1,5 und Ua = 2,5, und Figur 2f zeigt den Verlauf für die Steuersignale Ug = 3,5, Ug = 4,5 und Ug = 5,5. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, wird jede Brücke für sich auf die in Figur 1e gezeigte Weise gesteuert, wobei die obere Brücke jedes Stromrichters voll ausgesteuert wird, bevor mit der Aussteuerung der unteren Brücke begonnen wird.
Das Steuermuster für den zweiten Modul (3R3 + SR4), d.h. die Folge von Ilalbperioden mit bestimmten Steuerwinkeln, ist mit dem Steuermuster für den ersten Modul (SR1 + SR2) identisch, jedoch gegen dieses um vier Halbperioden zeitlich nacheilend bzw. um zwei Halbperioden zeitlich voreilend verschoben. Diese Verschiebung zwischen den Moduln ergibt einen gleichmäßigeren Ver lauf und einen niedrigeren Oberwellengehalt des Netzwechselstroms, als wenn beide Moduln phasengleich gesteuert werden, was natür-
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lieh auch möglich ist. Die Anordnung nach Figur 2 kann ebenso wie die Anordnung nach Figur 1 zur Speisung von Fahrantriebsmotor en in einem Elektrofahrzeug, beispielsweise einer elektrischen Lokomotive, verwendet werden, wo der einfache Aufbau der Anordnung aus wenigen Komponenten, ihr geringer Blindleistungsverbrauch und ihr hoher Leistungsfaktor besonders vorteilhaft zum Tragen kommen. Es hat sich ferner gezeigt, daß der im Hinblick auf die Telestörungen bedeutsame Oberwellengehalt des Netzwechselstroms bedeutend niedriger ist als bei den bekannten Stromrichteranordnungen mit gleicher Brückenzahl pro Stromrichter, was insbesondere bei Fahrantriebsanordnungen ein wichtiger Vorteil ist.
Ss ist eine große Anzahl von anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung denkbar.
Beispielsweise können die Stromrichter andere Lasten als Gleichstrommotore speisen, und jede Gleichstromlast kann aus mehreren reihen-, parallel- oder reihenparallelgeschalteten Einzellasten bestehen.
Vorstehend wurde die Erfindung anhand eines bestimmten Stromrichtertyps beschrieben, nämlich der asymetrisch halbgesteuerten Brücke. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Stromrichtertypen mit einem Gleichstromnebenweg anwendbar, wie beispielsweise bei einer Sinphasenbrücke mit vier Thyristorzweigen, zu welcher gleichstrommäßig eine Nebenwegdiode parallelgeschaltet ist,
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oder bei einer Diodenbrücke mit Vechselspannungssteuerung in den Zuleitungen mit Hilfe von phasenwinkelgesteuerten, antiparallelgeschalteten Thyristoren.
Vorstehend werden auch nur einphasige Stromrichter erwähnt, doch kann die Erfindung auch bei anderen Phasenzahlen, wie z.B. bei Dreiphasenstromrichtern, zur Anwendung kommen.
Jeder Stromrichter kann aus einer beliebigen Anzahl von reihen-, parallel- oder reihen-parallelgeschalteten Stromrichterbrücken bestehen. Ferner kann jeder Brückenzweig aus einer Vielzahl von reihen-, parallel- oder reihen-parallelgeschalteten, steuerbaren od=r nichtsteuerbaren Halbleiterelementen bestehen. Auch kann eine Anordnung nach der Erfindung mehrere Einheiten enthalten, von denen jede beispielsweise mit einer der in den Figuren gezeigten Anordnungen identisch ist.
Vorstehend wurde beschrieben (siehe Fig. 2a), wie mehrere Stromrichterbrücken an jede Sekundärwicklung eines Netztransformators angeschlossen werden können, was eine Ersparnis hinsichtlich der zu installierenden Transformatorleitung ergibt. Selbstverständlich kann jedoch jeder Stromrichter oder jede Stromrichterbrücke einen eigenen Transformator haben oder an eine eigene Sekundärwicklung eines gemeinsamen Transformators angeschlossen sein. Netztransformatoren .sind auch nicht zwingend notwendig; wenn die Spannungs- und Potentialverhältnisse es erlauben, können die Brücken auch direkt an die Wechselspannungsquelle angeschlossen
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werden.
Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise der Stromrichteranordnungen nach der Erfindung geht von der Annahme idealer Verhältnisse aus. So wurde beispielsweise der Spannungsfall in den Stromrichtern, die Kommutierungszeiten, evtl. erforderliche Begrenzungen des Steuerwinkels und eine unvollständige Glättung der Gleichströme vernachlässigt.
Wenn in der vorstehenden Beschreibung von den Steuerwinkeln 0° oder 180° gesprochen wird, so bedeutet das nicht, daß diese Steuerwinkel exakt die genannten Werte annehmen müssen. Abweichungen von diesen Werten bis zu einigen Dekaden von Graden hat keine grundsätzliche Veränderung der Arbeitsweise der* Anordnung zur Folge.
Ferner wurde vorstehend in einigen Fällen angegeben, daß ein Thyristor mit dem Steuerwinkel 0° gesteuert wird. Eine solche Steuerung kann in bekannter Weise dadurch erfolgen, daß dem Thyristor in dem Augenblick, in dem seine Annodenspannung gegenüber der Kathode positiv wird, ein kurzer oder langer Steuerimpuls zugeführt wird oder daß dem Thyristor während des Teils des Zyklusses, in welchem er mit dem Steuerwinkel 0° arbeiten soll, kontinuierlich Steuerstrom zugeführt wird.
Ein Steuerwinkel von 180° kann entsprechend dadurch verwirklicht werden, daß die dem Thyristor zugeführten Steuerimpulse
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während des Teils des Zyklusses, in welchem der Thyristor mit dem Steuerwinkel 130° arbeiten soll, vollständig gesperrt werden.
In den oben beschriebenen Ausfiihrungsbeispielen ist der Steuerwinkel zwischen voller Aussteuerung und der Aussteuerung Null kontinuierlich veränderlich. Alternativ kann der Steuerwinkel auch stufenweise veränderlich sein.
Mit dem Begriff "Aussteuerungsbereich" für einen Stromrichter ist der Bereich gemeint, in dem die Gleichspannung des Stromrichters variiert werden kann. Volle Aussteuerung eines Stromrichters entspricht der maximal erreichbaren Gleichspannung, und die Aussteuerung Null des Stromrichters entspricht der kleinsten erreichbaren Gleichspannung. Ein einzelner Thyristor oder Thyristorzweig arbeitet mit voller Aussteuerung, wenn sein Steuerwinkel den Wert hat, bei dem dieser Thyristor während seines Leitintervalls einen maximalen Beitrag zur Gleichspannung leitet, und mit der Aussteuerung Null, wenn sein Steuerwinkel den Wert hat, bei dem der Thyristor einen minimalen Beitrag zur Gleichspannung des Stromrichters leistet.
Bei einer Stromrichteranordnung nach der Erfindung arbeiten die Steuerglieder zyklisch, wobei jeder Zyklus drei oder mehrere Perioden der Netzwechselspannung umfassen kann. Ein zu der Anordnung gehörender Stromrichter wird im allgemeinen mit einem Steuerwinkel gesteuert, der während eines Zyklusses mindestens
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zv/ei verschiedene Werte annimmt. Dies gilt jedoch nicht bei voller Aussteuerung oder bei der Aussteuerung Null. Durch diese Maßnahme kann der Steuerwinkel für verschiedene Teile des Zyklusses so gewählt werden, daß der Leistungsfaktor der Anordnung vergrößert und der Blindleistungsverbrauch vermindert wird. Ferner wird ein Stromrichter so gesteuert, daß sein Steuerwinkel zwecks Beeinflussung der Gleichspannung während des kleinstmöglichen Teils des Zyklusses, nämlich während zweier Halbperioden, variierbar ist, während er während des restlichen Teils des Zyklusses mit einem festen Steuerwinkel arbeitet. Der feste Steuerwinkel wird zweckmäßig so gewählt, daß er den kleinsten Blindleistungsverbrauch verursacht, d.h. er entspricht entweder voller Aussteuerung oder der Aussteuerung. Null. Dadurch, daß man das Verhältnis zwischen der Anzahl Halbperioden mit voller Aussteuerung und der Anzahl Halbperioden mit der Aussteuerung Null innerhalb eines Zyklusses variiert, kann die Gleichspannung des Stromrichters innerhalb des Aussteuerbereiches variiert werden. Wenn der Steuerwinkel innerhalb zweier Halbperioden des Zyklusses kontinuierlich variierbar gemacht wird, dann kann man eine kontinuierliche Steuerung der Gleichspannung in dem ganzen Aussteuerbereich bei hohem Leistungsfaktor und geringem Blindleistungsverbrauch erreichen. Die Steuerung wird so durchgeführt, daß jeder Stromrichter für sich stets in gleichem Maße während der positiven und während der negativen Halbperiode der Netzspannung ausgesteuert ist. Die Gleichstromkomponente im Netzwechselstrom wird dann Null, auch wenn die Anordnung mehrere Stromrichter mit verschieden großen Gleichströmen enthält.
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Die Erfindung kann sowohl bei einer Anordnung mit einer beliebig großen Anzahl von Stromrichtern als auch bei einem einzigen Stromrichter angewendet werden.
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Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    1 .J Stromrichter anordnung zur Speisung einer oder mehrerer Gleichstromlasten über einen an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen steuerbaren Stromrichter, der einen Nebenweg für den Gleichstrom hat, mit Steuergliedern zur Steuerung der Gleichspannung des Stromrichters durch Änderung seines Steuerwinkels, wobei die Steuerglieder zyklisch auf solche Weise arbeiten, daß jeder Z}/-klus eine Vielzahl Halbperioden der Wechselspannung der Wechselspannungsquelle (N) umfaßt und der Stromrichter in wenigstens einem Teil seines Aussteuerungsbereichs mit verschiedenen Steuerwinkeln während verschiedener Halbperioden eines Zyklusses arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zyklus eine ungerade Anzahl von ganzen Perioden der Wechselspannung (U»q) der Wechselspannungsquelle (N), jedoch mindestens drei ganze Perioden, umfaßt, daß die Steuerglieder (SDI, SDII, SDIII) während zweier Halbperioden des Zyklusses den Stromrichter (SR) mit einem Steuerwinkel (βς^,οΟ^γ,οΟ^^) steuern, der zwecks Beeinflussung der Gleichspannung des Stromrichters variierbar ist, und während aller übrigen Halbperioden des Zyklusses den Stromrichter mit einem festen Steuerwinkel steuern und daß die Halbperioden, während welcher der Stromrichter mit einem variierbaren Steuerwinkel gesteuert wird, äquidistant sind.
  2. 2. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Halbperiode, in der der Stromrichter
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    ORIGINAL INSPECTED
    - 2 - 18.3.1930
    20 783 P
    mit festem Steuerwinkel gesteuert wird, der Steuerwinkel einen von zwei Werten annimmt, von denen der eine im wesentlichen 0° und der andere im wesentlichen gleich 180° beträgt.
  3. 3. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Halbperiode, in der der Stromrichter mit festem Steuerwinkel gesteuert wird, der Steuerwinkel einen von zwei Werten annimmt, von denen der eine einer vollen Aussteuerung und der andere der Aussteuerung Null entspricht.
  4. 4. StroHirichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Halbperioden des Zyklusses, während welcher die Steuerglieder den Stromrichter mit variierbarem Steuerwinkel steuern, der von den Steuergliedern gelieferte Steuerwinkel zwischen einem Wert, der im wesentlichen der Aussteuerung Null entspricht, und einem Wert, der voller Aussteuerung entspricht, kontinuierlich variierbar ist.
  5. 5. Stromrichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mindestens zwei an dieselbe Wechselspannungsquelle angeschlossene Stromrichter enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrichter (z.B. SR1, SR3) mit demselben aus einer Folge von Halbperioden mit gegebenen Steuerwinkeln (z.B. 0°, 90°, 180°, Fig. bei UV, = 1,5) bestehenden Steuermuster gesteuert werden, wobei die Steuermuster der Stromrichter zeitlich gegeneinander verschoben sind.
    /3 Q3ÜGU/Q623
    - 3 - 13.3.1930
    20 738 P
  6. 6. Stromrichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche mindestens zwei an dieselbe Wechselspannungsquelle angeschlossene Stromrichter enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerglieder derart angeordnet sind, daß während jeder der Halbperioden des Zyklusses ein Stromrichter (SR1) mit variierbarem Steuerwinkel und die übrigen Stromrichter (SR2) mit konstantem Steuerwinkel steuerbar sind.
    03G044/0623
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