DE3104397A1

DE3104397A1 - Transformatorschaltung fuer stromrichter mit halbleiterventilen in doppelter drehstrombrueckenschaltung

Info

Publication number: DE3104397A1
Application number: DE19813104397
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. 6072 Dreieich Boettger
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-02-07
Filing date: 1981-02-07
Publication date: 1982-08-19
Also published as: DE3104397C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Stromrichter mit Halbleiter-
ventilen in doppelter Drehstrombrückenschaltung und mit zwei dreiphasigen Wechselstromanschlüssen, und sie betrifft eine Transformatorschaltung zur Erzeugung von zwei um 300eLektrisch gegeneinander phasenverschobenen Drehstromsystemen für Stromrichter der eingangs angegebenen Art.
Bei Einspeisung solcher aus zwei parallel geschalteten Drehstrombrückenschaltungen bestehender Stromrichter aus zwei um 300el egeneinander phasenverschobenen Drehstromsystemen über Saugtransformatoren oder Saugdrosseln oder Gleichstromdrosseln ergibt sich vorteilhaft eine insgesamt 12-pulsige Welligkeit auf der Gleichstromseite des Stromrichters; es ergibt sich ferner eine gegenüber der nur 6-pulsigen üblichen Stromrichterschaltung eine gewünschte verringerte Rückwirkung auf der Drehstromseite, mithin das Wechselstromnetz.
Transformatorschaltungen mit der oben angegebenen Zweckbestimmung sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, z.B. mit zwei getrennten Transformatoren, mit welchen die zwei phasenverschobenen Drehstromsysteme getrennt dargestellt werden, des weiteren beispielsweise mit einem, und nur einem, (gemeinsamen) Transformator, bei dem die 300e1-Phasenverschiebung der zwei dargestellten Systeme mit einer Stern- und/oder Dreieckschaltung des Transformators oder Anwendung einer lolygonwicklung erzeugt wird (s.DIN 57 558 Teil 1 / VDE 0558 Teil 1, Seiten 104 und 106), oder schließlich durch sogenannte Scbwenkzipfel erzeugt werden, d.h. mit einem Transformator in Sternschaltung, bei welchem die an sich freien Wicklungsenden selbst äe einen Sternpunkt einer Drehstrom-Sternschaltung bilden.
Jedoch ist die Ausführung eines Transformators mit sogenannten Schwenkzipfeln sowie auch die Anwendung einer Polygonwicklung verhältnismäßig aufwendig und kompliziert. Bei der Ausführung zweier unterschiedlicher Transformatorschaltungen, wie z.B.
einer Stern- und einer Dreieckschaltung, ist es hingegen schwierig, die Impedanzen beider Systeme insoweit gleichgroß einzustellen, daß sich damit eine gleichmäßige Lastverteilung ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transformatorschaltung zur Erzeugung von zwei um 300er gegeneinander phasenverschobenen Drehstromsystemen für Stromrichter der eingangs angegebenen Art anzugeben, bei der die Wicklungsausführung eines Transformators und dessen Schaltung möglichst einfach sind. Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich mit einem Transformator, der die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale aufweist.
Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Transformator schließen je zwei Geraden oder Spannungszeiger, die den Mittelpunkb oder das Bezugspotential des Transformators mit den Wicklungsenden zweier sich überkreuzender, verlängerter Sekundärwicklungen verbinden; einen Winkel von 300el ein. Diese je zwei Spannungs-Zeiger sind zugleich die Vektoren gleichnamiger Phasenspannungen der zwei um 300er phasenverschobenen Drehstromsysteme.
Die im Dreieck geschalteten Sekundärwicklungen und die Wicklungsverlängerungen sind bei dieser Transformatorschaltung im Fall einer gleichen Belastung der beiden Drehstromsysteme durch nahezu, d.h. bis auf wenige Prozent, gleichgroße Ströme belastet. Die Sekundirwicklungen können daher zur Gänze mit einem gleichbleibenden Leiterquerschnitt ausgeführt werden.
Die Primärwicklungen des Transformators können im Stern oder im Dreieck geschaltet sein.
Ein Vorteil der Erfindung wird auch darin gesehen, daß die Schaltung der Sekundärwicklungen des Transformators erheblich einfacher als bei bekannten Transformatorschaltungen ist, da von Transformator- zu Transformatorschenkel nur eine Dreieckschaltung ausgeführt werden muß. Es läßt sich zeigen, daß die theoretische Transformator-<ypenleistung praktisch gleich der ideellen Gleichstromleistung ist und somit günstiger, weil niedriger ist als bei der Stern- und Dreieckschaltung. Die Trafo-Typenleistung ist ungefähr 3 % größer als die ideelle Gleichstromleistung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Transformator, dessen t'rimärwickLungen im Stern geschaltet sind, ist in der ZeicElnung dargesLellt und nachstehend beschrieben. Es zeigt Figur 1 eine Transformatorschaltung gemäß der Erfindung mit einer nachgeordneten Gleichrichterschaltung von Leistungsdioden in sogenannter doppelter Drehstrombrückenschaltung; Figur 2 ein Spannungszeigerdiagramm einer Transformatorschal tung nach Fig.1.
Die Transformatorschaltung nach Fig.1 enthält einen Drehstromtransformator 1 mit drei Primärwicklungen 11, 12, 13 in Sternschaltung, bei dem die drei Sekundärwicklungen 14, 15, 16 durch drei Verbindungen aa, bb, cc, wie ersichtlich, eine Dreieckschaltung bilden; eine jede dieser auf Transformatorschenkeln aufgebrachten Sekundärwicklungen ist beiderseits je 0,577-fach verlängert. Die je zwei Wicklungsenden ul, u2; v1, v2; wl, w2 der drei beiderseits verlängerten Sekundärwicklungen bilden drei Paare gleichnamiger Phasenanschlüsse R', R"; S', S''; T', T", welche zusammen die zwei dreiphasigen Wechselstromanschlüsse R', S', T' und R", S'', T" von zwei parallel geschalteten Drehstrombrückenschaltungen 21, 22 (sog.doppelte Drehstrombrückenschaltung) eines Stromrichters 2 sind. Parallelgeschaltet sind die Drehstrombrückenschaltungen über zwei Saugdrosseln 3, deren erste die (zwei) positiven Gleichstromausgänge und deren zweite die (zwei) negativen Gleichstromausgänge der zwei rückenschaltungen 21 und 22 je miteinander verbinden. Diese Drosseln haben zwei Mittenabgänge zum Anschluß eines Verbrauchers oder einer Gleichstromquelle. Die Schaltung nach Fig.1 erzeugt, wenn sie primärseitig an ein Drehspannungsnetz R, S, T angeschlossen ist, zwei um 300el gegeneinander phasenverschobene Drehstromsysteme R', S', T' und R", ", T " für die zwei Drehstrombrückenschaltungen 21, 22. Dieser Sachverhalt ergibt sich durch eine Betrachtung des Zeigerdiagramms in Fig.2, auf die im folgenden Bezug genommen wird.
Dargestellt sind die Zeiger der Spannungen ud der drei im Dreieck geschalteten Sekundärwicklungen 14, 15, 16 des Transformators 1 und deren beiderseitigen Verlängerungen sowie auch die Zeiger der sechs sekundären Phasenspannungen, die an den Phasenanschlüssen R', R''; ', S''; 'l", T' ' e abgenowmcn werden.
Die so bezeichneten Phasenanschlüsse sind an den betrerlenderl Zeigern angegeben. Da die Zeiger der Spannungen uz der Verlängerungen und der sekundären Phasenspannungen Uph unter sich je gleich lang sind, so sind in Fig.2 die Bezeichnungen uz und nur in Bezug auf die Spitze (a), in der die Verbindung aa nach Fig.1 zu denken ist, und in Bezug auf den Mittelpunkt N des u -Dreiecks (Bezugspotential des Transformators) voll ausgezogen eingetragen. Diesbezüglich sind zur Erläuterung zusätzlich Zeiger von Spannungen gestrichelt eingetragen. In der Fig.2 sind ferner die sechs Wicklungsenden u1, u2; vl, v2; w1, w2 eingetragen.
Das Dreieck ul a u2, unabhängig vom Betrag der (zwei gleichlangen) Verlängerungen uz und der Dreieckseite, ist jeweils ein gleichseitiges. Der bestimmte Betrag uz der Verlängerungen, der sich ergibt, wenn der Winkel ul N v2 zwischen den sekundären Phasenspannungen an den Phasenanschlüssen R' und S'' 300, der Winkel a N v2 also 150 beträgt, kann im Verhältnis zum Betrag der (gleichgroßen) Phasenspannungen Uph aus dem rechtwinkligen Dreieck N M v2 bestimmt werden unter Berücksichtigung, daß Uz eine Seite des gleichseitigen Dreiecks ul a v2 ist. Damit wird uz = 2uph . sin 150 = ph . 0,5176 Im Verhältnis zum Betrag der Spannung U, der im Dreieck a b c geschalteten Sekundärwicklungen bestimmt sic Uz unter lierücksichtigung, daß die Seite u1 v2 des gleichseitigen Dreiecks ul a v2 gleich dem bestimmten Betrag von uz ist, und von der Spitze a des gleichseitigen Dreiecks unter einem Winkel (600) gesehen wird, der zweimal so groß ist wie der gewollte Winkel von 300 zwischen den Zeigern Nul und Nv2. Mithin liegen die drei Punkte N, ul, v2 auf einem Kreis um den Mittelpunkt a, dessen Radius gleich Uz ist. Damit ergibt sich aus dem rechtwinkligen Dreieck N M' a 1/2 u = uz . cos 300 = Uz .-0,866 Aus dem Diagramm in Fig.2 ergibt sich ohne weitere Erläuterung reiner die Beziehung Oben ist bereits dargelegt, daß bei Anwendung der im Patentanspruch gekennzeichneten technischen Lehre die Sekundärwicklungen des Transformators nur mit einem Leiterquerschnitt gefertigt zu werden brauchen. Im übrigen ist die Transformatorschaltung gemäß der Erfindung auch einfacher als die eingangs erwähnten bekannten entsprechenden Lösungen, da von Schenkel zu Schenkel nur eine Dreieckschaltung auszuführen ist.
Leerseite

Claims

Transformatorschaltung für Stromrichter mit Halbleiterventilen in doppelter Drehstrombrückenschaltung Patentanspruch Transformatorschaltung zur Erzeugung von zwei um 30.°elektrisch gegeneinander phasenverschobenen Drehstromsystemen für Stromrichter mit Halbleiterventilen in doppelter Drehstrombrückenschaltung und mit zwei dreiphasigen Wechselstromanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß sie (die Transformatorschaltung) aus einem Drehstromtransformator (1) mit drei im Dreieck geschalteten Sekundärwicklungen (14, 15, 16) besteht, von welchen ede an ihren zwei mit den übrigen zwei Sekundärwicklungen verbundenen Wicklungsenden (a, b, c) je O,5??-fach verlängert ist, und daß die je zwei Wicklungsenden (ul, u2; v1, v2; w, w2) dieser verlängerten Sekundarwicklungen gleichnamige Phasenanschlüsse (R, S, T) von den zwei dreiphasigen Wechselstromanschlüssen (R', S', T'; R'', S2', T'') der zwei Drehstrombrückenschaltungen (21, 22) des Stromrichters (2) bilden.