DE3524169C1 - Circuit arrangement for a transformer-supplied, controllable single-phase converter bridge - Google Patents

Circuit arrangement for a transformer-supplied, controllable single-phase converter bridge

Info

Publication number
DE3524169C1
DE3524169C1 DE19853524169 DE3524169A DE3524169C1 DE 3524169 C1 DE3524169 C1 DE 3524169C1 DE 19853524169 DE19853524169 DE 19853524169 DE 3524169 A DE3524169 A DE 3524169A DE 3524169 C1 DE3524169 C1 DE 3524169C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bridge
converter bridge
erasable
storage capacitor
thyristors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19853524169
Other languages
German (de)
Inventor
Karl-Heinz Bezold
Michael Dipl-Ing Mues
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DE19853524169 priority Critical patent/DE3524169C1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3524169C1 publication Critical patent/DE3524169C1/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/162Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

A simplified circuit of favourable stress is intended to be created for a transformer-supplied, controllable single-phase converter bridge having a thyristor branch pair which can be turned off, by means of which circuit the voltage adjusting range can be increased and the mains feedback effects can be reduced. This is achieved according to the invention in that GTO thyristors (4, 5) are used for the branches (a, b) (which can be turned off) of the converter bridge (I), in that the poles (+, -) of the storage capacitor (10) are connected, crossed over via uncontrolled blocking valves (11, 12) which are connected in the same sense to the bridge branch valves (4 to 9), directly to the same poles (-, +) of different name of the converter bridge (I), and in that the storage capacitor (10) discharges via the load (3) at the zero crossing of the AC voltage, in each case by brief, simultaneous triggering of the two GTO thyristors (4, 5). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für eine transforma­ torisch gespeiste steuerbare Einphasen-Stromrichterbrücke, wie sie im Ober­ begriff des Anspruches näher definiert ist.The invention relates to a circuit arrangement for a transforma Torically powered controllable single-phase converter bridge, as in the upper Concept of the claim is defined in more detail.

Eine Stromrichterbrücke dieser Art in unsymmetrisch halbsteuerbarer Ausfüh­ rung ist z. B. aus Elektrische Bahnen, 47 (1976), H. 6, S. 134 Bild 4 bekannt­ geworden. Die dort verwendete 3C-Schaltung ist als löschbare, unsymmetrische Brückenschaltung (LUB) mit herkömmlichen Thyristoren und 3 Kondensator-Lösch- und Umladekreisen aufgebaut.A converter bridge of this type in asymmetrically semi-controllable execution is z. B. from Electric Railways, 47 (1976), H. 6, p. 134 Fig. 4 become known. The 3C circuit used there is constructed as an erasable, asymmetrical bridge circuit (LUB) with conventional thyristors and 3 capacitor quenching and recharging circuits.

Der Spannungsstellbereich bei solchen Stromrichterbrücken ist dadurch einge­ engt, daß die Löschkondensatoren ihre gespeicherten Energien stets nur im Löschaugenblick freigeben können. Dabei addiert sich die Kondensatorspannung im Ab­ schaltaugenblick als Nadelimpuls zur Transformator-Augen­ blickspannung (Eingangsspannung), bevor die Spannung di­ rekt auf Null geht. Das führt zu erhöhten Beanspruchungen und Schonzeiten und letztlich zu größeren Glättungsdrosseln, die diese Spannungen mit aufnehmen müssen. Es sind außerdem bipolare Löschkondensatoren erforderlich.The voltage setting range for such converter bridges is thus limited narrows that the quenching capacitors always save their stored energies only in Release instant deletion  can. The capacitor voltage in the Ab adds up Switching instant as a needle impulse to the transformer eyes line of sight (input voltage) before the voltage di right goes to zero. This leads to increased demands and seasons and ultimately to larger smoothing chokes that this Have to absorb tensions. They are also bipolar Quenching capacitors required.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Spannungsstellbereich zu erhöhen und die Beanspruchung bei vereinfachter Schaltung günstiger zu gestalten. Netzrückwirkungen sollen vermindert werden.The object of the invention is to adjust the voltage range increase and the stress with a simplified circuit to make it cheaper. Network interference is said to be reduced will.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gemäß den kennzeich­ nenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den Unteran­ sprüchen entnehmbar.This object is characterized according to the invention nenden features of claim 1 solved. Beneficial and Appropriate design options are the Unteran sayings removable.

Anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert, wozu auch auf die Zeichnungsfigur verwiesen wird. Diese zeigt eine Strom­ richterbrücke I, die von einem Transformator 1 gespeist über eine stromprägende Drossel 2 auf eine Last 3, z. B. einen Motor wirkt. Die unsymmetrisch halbsteuerbare Stromrichter­ brücke I ist in den Brückenzweigen a und b mit GTO-Thyristoren (Abschaltthyristoren) 4 und 5 besetzt. In den Brückenzweigen c und d liegen nicht gesteuerte Ventile 6 und 7, die auch als Freilauf auf die Last wirksam werden. In den steuer­ baren Brückenzweigen a, b ist den GTO-Thyristoren 4 bzw. 5 je eine Entkopplungsdiode 8 bzw. 9 vorgeschaltet, wobei zwischen den zugehörigen Ventilen 4/8 bzw. 5/9 die Pole eines Speicherkondensators 10 angeschlossen sind. Die Pole des Speicherkondensators 10 sind ferner verkreuzt über nicht ge­ steuerte, gleichsinnig zu den Brückenzweigventilen liegende Sperrventile 11 und 12 direkt mit den ungleichnamigen Gleich­ polen der Stromrichterbrücke I verbunden.The invention is explained in more detail below on the basis of a schematic exemplary embodiment, to which reference is also made to the drawing figure. This shows a current converter bridge I , which is fed by a transformer 1 via a current-inductor 2 to a load 3 , for. B. acts an engine. The unbalanced semi-controllable converter bridge I is occupied in the bridge branches a and b with GTO thyristors (switch-off thyristors) 4 and 5 . In the bridge branches c and d there are uncontrolled valves 6 and 7 , which also act as a freewheel on the load. In the controllable bridge branches a, b , the GTO thyristors 4 and 5 each have a decoupling diode 8 and 9 connected upstream, the poles of a storage capacitor 10 being connected between the associated valves 4/8 and 5/9 . The poles of the storage capacitor 10 are also crossed over not ge controlled, in the same direction to the bridge branch valves check valves 11 and 12 directly connected to the unlike poles of the converter bridge I.

Der Speicherkondensator 10 soll die Energien zwischenspei­ chern, die beim Abschalten der Brückenzweige durch Induk­ tivitäten je nach Aussteuerungsgrad frei werden und die nicht im Freilauf über die Ventile 6, 7 liegen. Hier kommt insbesondere der Transformator 1 in Betracht, der z. B. eine Induktivität von 250 µH aufweisen kann. Die Energien aus Drossel 2 und Last 3 sind über die Ventile 6, 7 abbaubar.The storage capacitor 10 is intended to interpose the energies which are released when the bridge branches are switched off by inductivities, depending on the degree of modulation, and which are not freewheeling via the valves 6, 7 . Here in particular the transformer 1 comes into consideration, the z. B. may have an inductance of 250 μH. The energies from choke 2 and load 3 can be dissipated via valves 6, 7 .

Wenn bei Lastspeisung 3 eines der steuerbaren Ventile z. B. GTO-Thyristor 5 abschaltet, dann verläuft der Stromweg nicht mehr über 1, 6, 2, 3, 5, 1, sondern über 1, 6, 2, 3, 12, 10, 9, 1. Dabei wird die Spannung am Spei­ cherkondensator 10 gegenüber der je nach Aussteuerungsgrad herrschenden Motorklemmenspannung um dieses Schalt Δ u ange­ hoben. Bevor zur nächsten Halbwelle jetzt GTO-Thyristor 4 gezündet wird, werden in der verbleibenden Spannungsnullzeit, d. h. zu einem gewünschten Zeitpunkt beim Spannungsnull­ durchgang, kurzzeitig die beiden GTO-Thyristoren 4 und 5 ge­ zündet und damit der Speicherkondensator 10 über Drossel 2 und Last 3 um dieses Δ u entladen. Die GTO-Thyristoren 4 und 5 erlöschen selbsttätig. Danach wird zur anstehenden nächsten Halbwelle GTO-Thyristor 4 gezündet und das Spiel wiederholt sich. Schaltet GTO-Thyristor 4 ab, verläuft der Stromweg statt über 1, 8, 4, 2, 3, 7, 1 dann über 1, 8, 10, 11, 2, 3, 7, 1 unter erneuter Δ u-Überladung von Speicherkondensator 10 und kurzzeitiger Entladung über die GTO-Thyristoren 4 und 5.When at load supply 3 one of the controllable valves z. B. switches off GTO thyristor 5 , then the current path no longer runs over 1, 6, 2, 3, 5, 1, but over 1, 6, 2, 3, 12, 10, 9, 1 . The voltage at the storage capacitor 10 is raised by this switching Δ u compared to the motor terminal voltage depending on the degree of modulation. Before GTO thyristor 4 is now ignited for the next half-wave, the two GTO thyristors 4 and 5 are briefly ignited in the remaining zero voltage time, ie at a desired point in time at zero voltage, and thus the storage capacitor 10 via inductor 2 and load 3 discharge this Δ u . The GTO thyristors 4 and 5 go out automatically. Then the next half wave GTO thyristor 4 is ignited and the game repeats itself. If GTO thyristor 4 switches off, the current path runs instead of 1, 8, 4, 2, 3, 7, 1 then via 1, 8, 10, 11, 2, 3, 7, 1 with renewed Δ u overload of the storage capacitor 10 and brief discharge via GTO thyristors 4 and 5 .

Der Speicherkondensator 10 ist stets auf Motorklemmenspannung vorgeladen und wird nur von der hauptsächlich vom Transformator frei werdenden Energie beim Abschalten höher geladen. Die Ventile 11 und 12 werden nur während des Abschaltvorganges leitend. Die Sperrventile 11 und 12 haben eine Art Überlauffunktion. The storage capacitor 10 is always precharged to the motor terminal voltage and is only charged higher by the energy that is mainly released by the transformer when it is switched off. The valves 11 and 12 only become conductive during the shutdown process. The check valves 11 and 12 have a kind of overflow function.

Der Stromeinsatz im Netz wird im vorliegenden Fall durch das um 180° ver­ setzte Zünden der GTO-Thyristoren 4 und 5 eingeleitet und durch Abschalten unterbrochen. Das gleichzeitige Zünden der GTO-Thyristoren 4 und 5 dient der Entladung des Speicherkondensators 10, der die Abschaltenergie zwischen­ gespeichert hat, in Bereichen des Nulldurchganges zwischen zwei Halbwellen auf den Verbraucher. Dadurch wird ohne Netzstrom der Stromfluß im Ver­ braucher aufrecht erhalten, was bedeutet, daß auch keine Blindleistung ent­ steht, die jeweils eine Netzstromerhöhung mit sich bringt. Damit ergibt sich letztlich auch eine Reduzierung an Netzrückwirkung. Innerhalb einer Halb­ welle kann mehrere Male geschaltet werden, wodurch der Leistungsfaktor noch weiter verbessert werden kann. Der niedrigste Netzstrom ergibt sich, wenn der Stromschwerpunkt mit dem Scheitelwert der Spannung übereinstimmt. Das ist nur mit An- und Abschnittssteuerung zu erreichen. Von Vorteil ist noch zu nennen, daß keine zusätzliche Beanspruchung der Bauteile mehr durch die sonst additive Entladungsspitze des Kondensators erfolgt, die Schaltung un­ kompliziert unter Verwendung nur eines unipolaren Speicherkondensators und weitgehenden Fortfall von Löschkondensatoren aufgebaut werden kann. Ein Spannungsstellbereich von Null auf 100% ist bei Gleichrichterbetrieb mög­ lich. Bei Wechselrichterbetrieb ist der Spannungsstellbereich größer als bei konventionellen und LUB-Stromrichtern.The use of electricity in the network is initiated in the present case by igniting the GTO thyristors 4 and 5 by 180 ° and interrupted by switching off. The simultaneous firing of the GTO thyristors 4 and 5 serves to discharge the storage capacitor 10 , which has stored the switch-off energy, in areas of zero crossing between two half-waves to the consumer. As a result, the current flow in the consumer is maintained without mains current, which means that there is also no reactive power ent, each of which entails an increase in the mains current. This ultimately results in a reduction in network feedback. It can be switched several times within a half-wave, which can further improve the power factor. The lowest mains current results when the current center of gravity coincides with the peak value of the voltage. This can only be achieved with section and section control. It should also be mentioned that there is no additional stress on the components due to the otherwise additive discharge peak of the capacitor, the circuit can be constructed in a complicated manner using only a unipolar storage capacitor and extensive elimination of quenching capacitors. A voltage setting range from zero to 100% is possible with rectifier operation. With inverter operation, the voltage setting range is larger than with conventional and LUB converters.

Neben der Anwendung der Schaltung bei halbsteuerbaren Brücken ist dies auch bei vollsteuerbaren Stromrichterbrücken mit GTO-Thyristoren in den Haupt- oder Löschkreisen möglich. Dabei ist es vom Prinzip her ohne Bedeutung, ob die GTO-Thyristoren im Lösch- oder Hauptkreis liegen. Bei großen Leistungen kann es wirtschaftliche Vorteile bringen, wenn die GTO-Thyristoren nur zum Abschalten eingesetzt werden.In addition to using the circuit with semi-controllable bridges, this is also the case with fully controllable converter bridges with GTO thyristors in the main or extinguishing circles possible. In principle, it is irrelevant whether the GTO thyristors are in the quenching or main circuit. For great performances it can bring economic advantages if the GTO thyristors only for Shutdown can be used.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung für eine transformatorisch gespeiste steuerbare Einphasen-Stromrichterbrücke mit einem löschbaren Thyristor-Zweigpaar, wobei den Thyristo­ ren in den Zweigen des einen löschbaren Zweigpaares gleichsinnig Entkopplungsdioden in Reihe vorgeschaltet sind, die einerseits jeweils mit dem einen gemeinsamen Wechsel­ spannungsanschluß und andererseits auf der Seite der löschbaren Thyristoren mit den Polen eines gemeinsamen Speicherkondensators verbunden sind, dadurch gekennzeich­ net, daß für die löschbaren Zweige (a, b) der Stromrichterbrücke (I) GTO-Thyristoren (4, 5,) Verwendung finden, daß die Pole ( + , - ) des Speicherkondensators (10) verkreuzt über gleichsinnig zu den Brückenzweigventilen (4 bis 9) lie­ gende nicht gesteuerte Sperrventile (11, 12) direkt mit den ungleichnamigen Gleichpolen ( - , + ) der Stromrichter­ brücke (I) verbunden sind, und daß eine Entladung des Speicherkondensators (10) über die Last (3) jeweils durch kurzes gleichzeitiges Zünden der beiden GTO-Thy­ ristoren (4, 5) im Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgt.1. Circuit arrangement for a transformer-fed controllable single-phase converter bridge with an erasable thyristor branch pair, the Thyristo ren in the branches of an erasable branch pair in the same direction decoupling diodes are connected in series, on the one hand with the one common AC voltage connection and on the other hand on the side of the erasable thyristors are connected to the poles of a common storage capacitor, characterized in that GTO thyristors ( 4, 5, ) are used for the erasable branches (a, b) of the converter bridge (I) , that the poles (+, - ) of the storage capacitor ( 10 ) crossed over in the same direction to the bridge branch valves ( 4 to 9 ) lying non-controlled shut-off valves ( 11, 12 ) directly connected to the opposite poles (-, +) of the converter bridge (I) , and that a discharge of the storage capacitor ( 10 ) over the load ( 3 ) by briefly simultaneously igniting d he two GTO thyristors ( 4, 5 ) in the zero crossing of the AC voltage. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die GTO-Thyristoren (4, 5) im Hauptstromkreis der löschbaren Zweige (a, b) der Stromrichterbrücke (I) eingesetzt sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the GTO thyristors ( 4, 5 ) in the main circuit of the erasable branches (a, b) of the converter bridge (I) are used. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Verwendung von nicht abschaltbaren Thyristoren im Hauptstromkreis der löschbaren Brückenzweige (a, b) der Stromrichter­ brücke (I) die GTO-Thyristoren (4, 5) indirekt in zuge­ hörigen Löschkreisen eingesetzt sind.3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that when using non-turnable thyristors in the main circuit of the erasable bridge branches ( a, b) of the converter bridge (I) the GTO thyristors ( 4, 5 ) are indirectly used in associated extinguishing circuits .
DE19853524169 1985-07-03 1985-07-03 Circuit arrangement for a transformer-supplied, controllable single-phase converter bridge Expired DE3524169C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853524169 DE3524169C1 (en) 1985-07-03 1985-07-03 Circuit arrangement for a transformer-supplied, controllable single-phase converter bridge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853524169 DE3524169C1 (en) 1985-07-03 1985-07-03 Circuit arrangement for a transformer-supplied, controllable single-phase converter bridge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3524169C1 true DE3524169C1 (en) 1987-01-15

Family

ID=6275108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853524169 Expired DE3524169C1 (en) 1985-07-03 1985-07-03 Circuit arrangement for a transformer-supplied, controllable single-phase converter bridge

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3524169C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0481353A2 (en) * 1990-10-19 1992-04-22 BRUKER Analytische Messtechnik GmbH High power power supply

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2622043A1 (en) * 1976-05-15 1977-12-08 Licentia Gmbh PROCESS FOR IMPROVING THE NETWORK RETURN EFFECTS IN SERIES OF SELF-COMMUNICATED AND LINE-COMMUNICATED RENTER BRIDGES

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2622043A1 (en) * 1976-05-15 1977-12-08 Licentia Gmbh PROCESS FOR IMPROVING THE NETWORK RETURN EFFECTS IN SERIES OF SELF-COMMUNICATED AND LINE-COMMUNICATED RENTER BRIDGES

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z.: Elektrische Bahnen 47 (1976), H.6, S.132-136 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0481353A2 (en) * 1990-10-19 1992-04-22 BRUKER Analytische Messtechnik GmbH High power power supply
EP0481353A3 (en) * 1990-10-19 1992-07-15 Bruker Analytische Messtechnik Gmbh High power power supply

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0254911B1 (en) Rectifier circuit and method for its controling
DE1488120B2 (en) RESTING INVERTER
DE2134598C2 (en) Method for controlling a converter with controllable converter valves and extinguishing devices assigned to them
DE60005475T2 (en) SUPPLY UNIT FOR ARC WELDING
DE3524169C1 (en) Circuit arrangement for a transformer-supplied, controllable single-phase converter bridge
DE19636248C1 (en) Switching load relief method for power IGBT
DE1918183A1 (en) Inverter for inductive loads and use of the same as a frequency converter
DE1613679A1 (en) Power converter circuit
DE102014100868A1 (en) Power factor correction circuit
DE2530961C2 (en) Sequentially controlled rectifier bridge circuit
DE2162988C3 (en) Actuator for an AC voltage regulator
DE4447406C1 (en) Gate-turn-off thyristor current regulator circuit
DE4303147C1 (en) GTO thyristor current regulator - with resonance circuit and active clamping using gate-turn-off clamping thyristor
CH674687A5 (en)
DE2816361A1 (en) METHOD FOR OPERATING A POWER CAPACITOR FOR BLIND CURRENT COMPENSATION
DE2264017C3 (en) Asymmetrical half-controlled single-phase converter bridge and method for their operation
DE2151006C2 (en) Circuit arrangement for reducing the inductive reactive power requirement of an erasable, asymmetrically half-controlled rectifier bridge
DE2233950C3 (en) Switching arrangement to improve the power factor with a network stabilizing effect in converters with phase control and preferably natural commutation
DE2514279A1 (en) Load controlling thyristor bridge rectifier network - has transformer with two secondary windings driving two four thyristor bridge networks
DE2843087C2 (en)
DE914153C (en) Arrangement for converting devices working as rectifiers or inverters
DE4214918A1 (en) Regulation of output voltage of AC mains power unit - by controlling delay in switching of bridge rectifier output smoothing capacitor for correction of output voltage deviation
AT408168B (en) Single-stage three-phase pulse-controlled converter system with a DC-isolated output circuit and a stabilized output current
DE2609435A1 (en) Household battery charging circuit - has transformer with extra secondary switched in by thyristor to raise charging volts
DE3831126A1 (en) Circuit arrangement and control method for a power inverter having impressed intermediate-circuit voltage

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee