DE3234025A1

DE3234025A1 - Transformatorgespeister brueckengleichrichter

Info

Publication number: DE3234025A1
Application number: DE19823234025
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing. 7151 Allmersbach Pivit
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1982-09-14
Filing date: 1982-09-14
Publication date: 1984-03-15

Description

Transformatorgespeister Brückengleichrichter
Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrphasigen Brückengleichrichter gemäß Oberbegriff Anspruch 1.
Durch die DE-OS 26 53 137 ist ein mehrphasiger Gleichrichter dem ein Siebkondensator nachgeschaltet ist und der von einem mehrphasigen Transformator gespeist wird, bekanntgeworden.
Brückengleichrichter solcher Art haben den Nachteil, daß jede Sekundärwicklung nur während 1 der Periode des n-Phasennetzes Strom führt.
In Fig. 1 ist ein Brückengleichrichter für ein Drehstromnetz, hier in Dreieckschaltung, dargestellt. In der zugehörigen Fig. 2 sind die einzelnen ströme durch die Sekundärwicklungen a, b und c über der Zeit awfgetragen. Nachteilig ist bei Brüekengleichrichtern dieser Art, die zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung verwendet werden sollen, daß die Wicklungen jeweils entsprechend des relativ hohen Stromes ausgelegt werden müssen. Weiterhin muß jede der Wicklungen eine Spannungsfestigkeit in Höhe der Gleichspannung aufweisen, Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, den Wirkungsgrad des den Brückengleichrichter speisenden Transformators zu verbessern bei gleichzeitiger Reduzierung der Spannungsfestigkeitsanforderung für die einzelnen Sekundärwicklungen.
Die Lösung erfolgt mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln.
Der erfindungsgemäße transformatorgespeiste Brückengleichrichter hat die Vorteile eines besseren Wirkungsgrades des Transformators, der kleineren Volumenbeanspruchung des Transformators, des geringeren Isolationsaufwandes für den Transformator und des kleineren Oberwellenanteils der gleichgerichteten Hochspannung am Ausgang des Brückengleichrichters.
Es folgt nun die Beschreibung der Erfindung anhand der übrigen Figuren: Die Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Brückengleichrichter mit drei voneinander elektrisch getrennten Sekundärwicklungen A, B, C der Sekundärseite des speisenden Transformators. Die einzelnen Sekundärwicklungen sind jeweils Querzweige in einer Grätzgleichrichteranordnung, deren Gleichspannungsausgänge in Serie geschaltet werden und über eine ausgangsseitige seriell geschaltete Induktivität L und einen parallel geschalteten Kondensator C die gleichgerichtete Hochspannung abgeben.
In der dazugehörigen Fig. Lt sind die Ströme durch die drei Sekundärwicklungen für ein dreiphasiges Netz über der Zeit aufgetragen. Man erkennt, daß nunmehr durch jede Sekundärwicklung der Ladestrom mit gleicher Amplitude während der ganzen Periode, allerdings mit entsprechend versetzten Phasen, verläuft.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 hat gegenüber der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 folgende Vorteile: Um zur gleichen Höhe der Ausgangsspannung fl zu gelangen, müssen die einzelnen Sekundärwicklungen a, b und c nach Fig. 1 jeweils für diese Spannung ausgelegt werden, während die Sekundärwicklungen A, B, C nach Fig. 3 jeweils nur für die Hälfte der Ausgangsspannung also 1 u ausgelegt werden müssen, da zu jedem Zeitpunkt mindestens zwei Sekundärwicklungen Anteile zur Gesamtspannung liefern. Unter der Annahme, daß beide Gleichrichterschaltungen die gleiche Ausgangsspannung und den gleichen Ausgangsstrom liefern und daß ferner beide Transformatoren gleichen Füllfaktor (Kupferquerschnitt zu Fensterquerschnitt) bei gleichem Fensterquerschnitt aufweisen, ergibt sich für die entstehende Stromwärme in den Wicklungen ein Verhältnis von Lt : 3.
Für einen Sechsphasengleichrichter mit zwei Transformatoren, wobei auf der Primärseite der eine Transformator in Stern und der andere in Dreieck geschaltet ist, ergibt sich ein Verhältnis der Verlustleistungen,von ca. 2,3 ; d. h. mit der neuen Schaltung kann einem Sechsphasengleichrichter mehr als der 1,5-fache Gleichstrom als bisher entnommen werden. Im folgenden sei der Vergleich der Stromwärmen in einem 3- bzw. 6-Phasen-Gleichrichter alter und neuer Art unter den oben genannten Voraussetzungen durchgeführt.
Für den Wicklungswiderstand R gilt R = 9 . n2 . L F mit dem spezifischen Widerstand der Windungszahl n, der mittleren Windungslänge L und dem effektiven Fenster querschnitt F.
Für den 3-Phasengleichrichter nach Fig. 1 ergibt sich die Verlustleistung Nv = R . I2 mit dem Ausgangsgleic-hstrom I.
Für den neuen 3-Phasengleichrichter nach Fig. 3 ergeben sich die Windungszahl n' = der Wicklungswiderstani R' = p . n'2 . L = R F und somit die Verlustleistung Nv' = R' . 12 = R . I2 = 3 . Nv Für t Für den 6-Phasengleichrichter herkömmlicher Art, ergibt sich die Verlustleistung Beim neuen 6-Phasengleichrichter wird die Windungszahl n ' n , wodurch 6 die Verlustleistung den sehr viel kleineren Wert Die vorliegende Erfindung läßt sich vorteilhaft bei Hochspannungsanordnungen zur Erzeugung von hohen Gleichspannungen etwa ab der Größenordnung 1kV einsetzen. Vergleicht man die Anzahl der benötigten Gleichrichterstrekken beim erfindungsgemäßen Brückengleichrichter gegenüber einer konventionellen Anordnung, so stellt man fest, daß beim letzteren nur die Hälfte der Gleichrichter eingesetzt werden muß. Dies gilt jedoch nur bei mittleren und kleineren Spannungen. Bei Hochspannungen über etwa 1kV ist es jedoch notwendig, eine Gleichrichterstrecke durch eine Serienschaltung von zwei oder mehreren Gleichrichter zu ersetzen, da die Sperrspannung der einzelnen Gleichrichterstrecken nicht ausreicht. In diesem Fall ist die Anzahl der Gleichrichter in beiden Schaltungen gleich.
Die Verlustleistung in den Gleichrichtern steigt in der neuen Schaltung - verglichen mit der alten - um den Faktor n an. Da bei Hochspannungsgleichrichtern der überwiegende Teil der Verluste im Transformator entsteht, ist dieser Nachteil ohne Bedeutung. Die Welligkeit der Ausgangsspannung ist in beiden Fällen gleich und nur von der Phasenzahl abhängig.
Der erfindungsgemäße Brückengleichrichter bietet den weiteren Vorteil, daß die einzelne Sekundärwicklung nicht die gesamte Isolationsfestigkeit benötigt, wie die bekannte Anordnung. Bei Erdung des einen Wicklungsendes einer ersten Sekundärwicklung lassen sich die anderen Sekundärwicklungen in gestaffelter Isolation ausführen.

Claims

Patentansprüche Transformatorgespeister Brückengleichrichter zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite des Transformators n elektrisch voneinander getrennte Sekundärwicklungen (A, B, C) vorgesehen sind, daß als Brückenschaltung zwei Längszweige jeweils aus einer Reihenschaltung von 2 x n gleichsinnig angeordneten Gleichrichtern vorgesehen sin4, daß 2 x n + 1 Quer zweige zwischen den einander entsprechenden Enden und Anzapfungen der beiden Längsszweige vorgesehen sind, daß jeder zweite Querzweig, beginnend an dem einen Ende des Längszweiges, als Kurzschlußbrükke ausgebildet ist, daß die dazu versetzten Querzweige jeweils eine der n Sekundärwicklungen enthalten und daß an den beiden Enden eine gleichgerichtete Hochspannung abgreifbar ist.
2. Brückengleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den n Sekundärwicklungen (A, B, C) jeweils um 2 n phasenversetzte Spannungen entnehmbar sind.
3. Brückengleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß (ie gleichgerichtete Hochspannung über eine in Serie geschaltete Induktivität (L) an einer parallel geschalteten Kapazität (C) abgreifbar ist.