DE4033281C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE4033281C2
DE4033281C2 DE19904033281 DE4033281A DE4033281C2 DE 4033281 C2 DE4033281 C2 DE 4033281C2 DE 19904033281 DE19904033281 DE 19904033281 DE 4033281 A DE4033281 A DE 4033281A DE 4033281 C2 DE4033281 C2 DE 4033281C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power
bridge rectifier
phase
rectifier circuit
charging capacitor
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 - Fee Related
Application number
DE19904033281
Other languages
English (en)
Other versions
DE4033281A1 (de
Inventor
Klaus Dipl.-Ing. 7512 Rheinstetten De Goebel
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.)
Bruker Biospin GmbH
Original Assignee
Bruker Analytische Messtechnik 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 Bruker Analytische Messtechnik GmbH filed Critical Bruker Analytische Messtechnik GmbH
Priority to DE19904033281 priority Critical patent/DE4033281A1/de
Priority to DK91117259T priority patent/DK0481353T3/da
Priority to EP19910117259 priority patent/EP0481353B1/de
Publication of DE4033281A1 publication Critical patent/DE4033281A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4033281C2 publication Critical patent/DE4033281C2/de
Priority to US08/042,448 priority patent/US5267137A/en
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/563Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices including two stages of regulation at least one of which is output level responsive, e.g. coarse and fine regulation
    • 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
    • H02M7/17Conversion 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 arranged for operation in parallel

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochleistungsnetzgerät für Leistungen über fünf Kilowatt, zur Umformung einer Dreipha­ sen-Wechselspannung in Gleichspannung zwecks Erzeugung eines einstellbaren hochkonstanten Gleichstromes.
Die Erfindung findet Anwendung bei Hochleistungsnetzgeräten, wie sie in den Bereichen der Elektromedizin und der Kern­ physik zur Speisung von Elektromagneten benötigt werden.
Die Spulen von großen, resistiven Elektromagneten benötigen zu ihrer Stromversorgung hohe elektrische Leistungen, die zwischen 10 und 500 Kilowatt liegen. Die in der Größe von mehreren 100 Ampère fließenden Gleichströme müssen regelbar, extrem konstant und von minimaler Restwelligkeit sein. Die Stromkonstanz und die Brummspannungen sollen im ppm-Bereich liegen.
Es ist üblich, die für große Elektromagneten benötigte Energie dem gewöhnlichen, dreiphasigen Versorgungsnetz über einen An­ paß- und Trenntransformator mit einer nachfolgenden Gleich­ richterschaltung zu entnehmen. Die gewünschte hohe Konstanz des Ausgangsstromes erfordert ein sehr breitbandiges und hochverstärkendes Regelsystem mit entsprechenden Meßeinrich­ tungen. Diese Anforderungen werden - in Verbindung mit ent­ sprechenden Regelverstärkern - von Linearreglern erfüllt, welche Transistor-Stellglieder mit Leistungstransistoren enthalten.
Werden zur Regelung bzw. Einstellung der elektrischen Lei­ stung in den durch die Betriebsweise der Elektromagneten vorgegebenen Grenzen innerhalb der Gleichrichterschaltungen Thyristoren mit veränderlicher Ausnutzung der sinusförmigen Netzspannung - mittels Phasenanschnittsteuerung - verwendet, dann ergeben sich hierbei oft nicht mehr beherrschbare lokale und über das gesamte Leitungsnetz verteilte und in die Umge­ bung abgestrahlte elektrische Störungen verschiedener Fre­ quenzen, die insbesondere auf das Regelsystem einwirken und dadurch ein Erreichen der zum Betrieb unumgänglichen Stabili­ tät des Ausgangsstromes verhindern sowie Apparaturen in der Umgebung stören.
Ursache für die elektrischen Störungen ist der diskontinuier­ liche Betrieb der Stromrichter, gleichgültig, ob es sich um Dioden oder Thyristoren handelt. Es werden neben den Verzer­ rungen mit ganzzahligen Harmonischen der Netzfrequenz durch die Ein- und Ausschaltvorgänge in den Halbleitern hochfre­ quente Schaltspitzen erzeugt. Während die niederfrequenten Ströme leitungsgebunden die Umgebung stören, werden die hoch­ frequenten Ströme durch magnetische Bauelemente und selbst durch kurze Leitungsstücke als elektromagnetische Störfelder abgestrahlt. Gerade Thyristoren machen sich in dieser Hin­ sicht besonders unangenehm bemerkbar, weil der Strom durch diese Halbleiterventile nicht sogleich im Nulldurchgang er­ lischt, sondern zunächst auch bei bereits negativer Spannung weiterfließt, bis die Basiszone frei von Ladungsträgern ge­ worden ist und Sperrspannung übernommen werden kann - es existiert eine Sperrträgheit. Die infolgedessen auftretenden Kommutierungsprobleme bringen die erwähnten Störungen mit sich. Bei üblichen Thyristorschaltungen wird bei einem hohen Stromfluß in einer Phase eine andere mit hoher Differenz­ spannung gezündet und der stromführende Gleichrichter wird quasi von hinten zugeschossen. Die extrem steile Abkommu­ tierung führt zu einem langen Sperrverzug. Es herrschen nahezu Kurzschlußbedingungen, bis die Sperrfähigkeit aufge­ baut ist.
Es ist bekannt, in die Stromleitung zwischen Brückengleich­ richterschaltung und Last durchweg eine Speicherdrossel mit sehr großer Induktivität einzuschalten, um die Strompulse zu glätten und den Spannungssprung von der Last fernzuhalten. Nennenswerte Kapazitäten finden sich erst nach der Speicher­ drossel auf der Lastseite und dienen Filterzwecken. Eine typische Schaltung eines Stromrichters in sechspulsiger Aus­ führung findet sich beispielsweise in der Firmenschrift "Thyristoren in der technischen Anwendung, Band 2: Netzge­ führte Stromrichter; Siemens AG, Autor: G. Möltgen, 1967" Bild 72 auf Seite 103 mit zugehöriger Beschreibung.
Die Eigenschaften von Leistungsthyristoren sind beispiels­ weise in der Firmenschrift Leistungshalbleiter: Netzthyristo­ ren; Datenbuch 1989/90 (Siemens AG) beschrieben, insbesondere auf den Seiten 26 ff.
Es sind Stromrichtergeräte für die Versorgung von Gleich­ strom-Maschinen im Umkehrbetrieb bekannt, deren Leistungsteil eine vollgesteuerte Drehstrom-Brückenschaltung mit Thyristo­ ren aufweist. Zur Erzeugung eines hochkonstanten, einstell­ baren Gleichstromes, wie ein solcher zur Speisung von in den Bereichen der Elektromedizin und der Kernphysik eingesetzten Elektromagneten benötigt wird, sind diese Geräte ungeeignet (BBC-Druckschrift D GHS 50 466 D: VERITRON-Stromrichtergeräte Typenreihe CKD Dreiphasen-Anschluß 45A . . . 700A 1975/76).
Weiterhin ist eine Mehrphasen-Gleichrichterschaltung mit einem Dreiphasen-Transformator und zwei mit Thyristoren bestückten Brückengleichrichtern bekannt. Zur Reduzierung von Oberwellen und Pulsation dienen eine Ausgleichsdrossel und eine Glättungsdrossel im Lastzweig, ein Ladekondensator ist nicht vorgesehen (US 44 88 211).
Auch ist ein AC/DC-Wandler zum Schutz eines Bauelementes gegen Beschädigungen durch das Löschen eines Thyristors in einem Schaltkreis bekannt geworden, der einen Gleichstrom- Kondensator am Ausgang einer Gleichrichterschaltung enthält. Steuer-, Regel- und Trennkreise sind zum Zünden und Löschen der Thyristoren vorgesehen (JP 1-2 86 777 A).
Auch der Einsatz von Thyristoren auf der Primärseite des An­ paß- und Trenntransformators bringt keine Lösung des Pro­ blems. Zwar wird die lokale Störfeldstärke verringert, da der über die Streuinduktivität des Netztransformators abgestrahl­ te Anteil entfällt. Jetzt sind die Streuinduktivitäten der Zuleitungen und die Leitungswiderstände bzw. die entspre­ chenden Größen des vorgeschalteten Transformators die begren­ zenden Elemente; dadurch werden die hochfrequenten Störungen über das gesamte Speisenetz verteilt.
Zur Leistungsregelung sind aus den genannten Gründen bislang ausschließlich mechanisch verstellbare, variable Transforma­ toren verwendet worden, wie z. B. in den Netzgeräten der An­ melderin vom Typ B-MN 250/310 A, durch welche schnellen Ver­ stellmöglichkeiten jedoch Grenzen gesetzt sind und die vor allem Gewicht, Platzbedarf und die Produktionskosten erhöhen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Konzeption eines Hochleistungsnetzgerätes, bei welchem unter Verwendung von Thyristoren bei einer Leistungsregelung Stromstabilitäten von 1 : 100 000 erreicht und hochfrequente Störungen weitgehend vermieden werden können.
Gelöst wird die Aufgabe durch das gemäß Anspruch 1 ausgebil­ dete Hochleistungsnetzgerät.
Der Erfindungsgedanke liegt im wesentlichen darin, daß nicht - wie allgemein üblich - beim Betrieb der mit Thyristoren ausgestatteten Brückengleichrichtern eine durch eine hochinduktive Ladedrossel erzwungene möglichst gleichmäßige Stromentnahme über einen möglichst großen Ladeanteil ange­ strebt ist, sondern ganz im Gegensatz dazu verlangt wird, daß der Strom in einer Phase möglichst Null wird, bevor auf die nächstfolgende Phase umgeschaltet wird. Dadurch wird der starke hochfrequente Störungen erzeugende Kommutierungskurz­ schluß praktisch verhindert. Von dem sonst üblichen Einsatz einer Drossel hoher Induktivität als Energiespeicher wird bewußt Abstand genommen - der erfindungsgemäß vorgeschlagene, große Ladekondensator ist hier der Energiespeicher. Dieser Ladekondensator mit seiner hohen Kapazität muß während einer Periode des Drehstromnetzes sechsmal kurzzeitig den gesamten Ausgangsstrom liefern können. Die Streuinduktivität des Anpaß- und Trenntransformators muß - zusammen mit sonstigen Induktivitäten - so klein gehalten werden, daß trotz der geforderten hohen Kapazität des Ladekondensators so kurze und kräftige Ladeimpulse auftreten, daß die Speicherung kapazitiver Energie für jeden Strompuls ausreichend ist, bevor die Phasenspannung unter die Kondensatorspannung gefallen ist. Der vorgeschaltete Dreiphasen-Anpaß- und Trenntransformator wird nicht wie allgemein üblich, mit erheblicher Streuinduktivität sondern jetzt möglichst streuarm ausgeführt.
Beim Anschluß eines Hochleistungsnetzgerätes nach der Erfin­ dung an ein Dreileiter-Drehstromnetz mit einer Frequenz von 50 Hertz, einer Ausgangsleistung von 40 Kilowatt, einer abge­ gebenen Gleichspannung von 100 Volt und einem entnehmbaren Gleichstrom von 400 Ampere, muß der Ladekondensator eine Ka­ pazität von wenigstens 10 000 Mikrofarad aufweisen. Eine sol­ che Dimensionierung gewährleistet, daß sich der erfindungs­ gemäße selbstlöschende Betrieb der in der in der Brücken- Gleichrichterschaltung eingesetzten Thyristoren einstellt und sich die Schaltung somit nahezu wie eine solche mit (unge­ steuerten) Gleichrichterdioden verhält. Da die Abkommutie­ rungssteilheit des Ladestromes gering ist (kleiner als 1 A/ µSek.), bleibt die gefürchtete hochfrequente Verseuchung der Umgebung des Hochleistungsnetzgerätes in beherrschbaren Gren­ zen.
Es kann zweckmäßig sein, wenn zur Begrenzung des Anstiegs des Ladestroms des Ladekondensators der Brücken-Gleichrichter­ schaltung eine Begrenzungsdrossel nachgeschaltet ist, deren Induktivität einschließlich aller Streuinduktivitäten weniger als 1 Millihenry beträgt. Damit läßt sich der selbstlöschende Betrieb gerade noch aufrechterhalten.
Eine vorteilhaft realisierbare Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn bei dem Hochleistungsnetzgerät der Dreipha­ sen-Anpaß- und Trenntransformator sechs Sekundärwicklungen trägt, von welchen drei im Stern und drei im Dreieck geschal­ tet sind, an die im Stern und im Dreieck geschalteten Sekun­ därwicklungen je eine gleichdimensionierte, sechspulsige, mit Leistungs-Thyristoren bestückte Brücken-Gleichrichterschal­ tung angeschlossen ist, die Ausgänge der beiden Brücken- Gleichrichterschaltungen mit zwei gleich großen Ladekondensa­ toren verbunden sind, jede Brücken-Gleichrichterschaltung von einer gesonderten Thyristor-Steuerung gesteuert ist, die bei­ den Ladekondensatoren mittels zweier Transistor-Stellglieder parallel geschaltet sind, und die Transistor-Stellglieder in den jeweiligen Strompfad des Gleichstroms eingesetzt sind und durch einen Regelverstärker gesteuert werden. Hier arbeiten je eine im Stern- und im Dreieck geschaltete Brücken-Gleich­ richterschaltung auf zwei unabhängige Ladekondensatoren, wo­ bei die beiden zunächst getrennten Ausgangsströme ausreichend rückwirkungsfrei zu einem Gesamt-Ausgangsstrom zusammengefaßt werden, was mit Hilfe der Transistor-Stellglieder erfolgt. Diese Schaltung wird gewählt, weil sonst 12 Ladeimpulse auf eine Periode der Netzfrequenz verteilt und 12 stromlose Phasen aufrechterhalten werden müßten, wobei die Belastung in den Ladekondensatoren stark ansteigen würde.
Zur Erzielung hoher Gleichspannungen können selbstverständ­ lich zwei völlig voneinander unabhängige Brücken-Gleichrich­ terschaltungen mit den jeweils zugehörigen Ladekondensatoren in Reihe geschaltet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die Fig. 1 enthält den Schaltplan für ein 12pulsiges Hoch­ leistungsnetzgerät für eine Ausgangsleistung von etwa 40 Kilo­ watt.
Das Hochleistungsnetzgerät umfaßt im wesentlichen folgende Bauteile bzw. Baugruppen:
Einen Dreiphasen-Anpaß- und Trenntransformator 1, eine im Stern geschaltete Brücken-Gleichrichterschaltung 2, eine im Dreieck geschaltete Brücken-Gleichrichterschaltung 3, eine erste Thyristor-Steuerung 4 für die im Stern geschaltete Brücken-Gleichrichterschaltung 2, eine zweite Thyristor- Steuerung 5 für die im Dreieck geschaltete Brücken-Gleich­ richterschaltung 3, einen ersten Ladekondensator 6, einen zweiten Ladekondensator 7, eine erste Begrenzungsdrossel 8, eine zweite Begrenzungsdrossel 9, ein erstes Transistor- Stellglied 10, ein zweites Transistor-Stellglied 11, einen Regelverstärker 12 und einen Strommesser 13.
An den Ausgangsklemmen 14 des Hochleistungsnetzgerätes liegt eine gemischte, ohmsche/induktive Last L, beispielsweise der Elektromagnet eines Kernspintomographen.
Der Dreiphasen-Anpaß- und Trenntransformator 1 besitzt drei im Stern geschaltete, gleiche Primärwicklungen 15, 16 und 17. Die Eingangsklemmen 18 dieser Primärwicklungen 15, 16, 17 sind an die drei Phasen R, S und T eines Dreiphasen-Strom­ netzes angeschlossen und durch drei Kondensatoren 19 über­ brückt, die zur Blindstromkompensation dienen und höher­ frequente Störungen kurzschließen.
Der Dreiphasen-Anpaß- und Trenntransformator 1 trägt weiter­ hin insgesamt sechs gleiche Sekundärwicklungen 20, 21, 22, 23, 24 und 25, von welchen eine erste Gruppe 20, 22 und 24 im Stern und eine zweite Gruppe 21, 23 und 25 im Dreieck ge­ schaltet sind. Mit 26, 26′ sind die Streuinduktivitäten und mit 27, 27′ die ohmschen Wicklungswiderstände aller Primär- und Sekundärwicklungen einschließlich der Eisenverluste ange­ deutet.
Die beiden Brücken-Gleichrichterschaltungen 2 und 3 sind iden­ tisch aufgebaut und mit gleichen Leistungs-Thyristoren 28 be­ stückt. Zur Leistungssteuerung der Leistungs-Thyristoren 28 der Brücken-Gleichrichterschaltungen 2 und 3 nach dem Phasen­ anschnittverfahren dienen die beiden Thyristor-Steuerungen 4 und 5. Die drei Brückenzweige x, y, z bzw. u, v, w sind mit den entsprechenden freien Klemmen x, y, z und u, v, w der beiden Gruppen von Sekundärwicklungen 20 bis 25 verbunden.
Die Thyristor-Steuerungen 4 und 5 steuern die Leistungs-Thy­ ristoren 28 im Takt der Frequenz f des Dreiphasen-Strom­ netzes; zu diesem Zweck erhalten sie (auf nicht dargestellte Weise) einen Bruchteil der Spannung des Dreiphasen-Strom­ netzes eingespeist. Als Führungsgröße wird einer Steuerlei­ tung 29 die jeweilige Spannung über dem als Feinregler wirk­ samen Transistor-Stellglied 10 zugeführt und im Knoten 31 mit einer Sollspannung verglichen.
Die beiden Ladekondensatoren 6 und 7 liegen parallel zu den jeweiligen Ausgängen der Brücken-Gleichrichterschaltungen 2 und 3. Bei den beiden Ladekondensatoren 6 und 7 handelt es sich um zwei große Kondensator-Batterien, die aus parallel geschalteten Elektrolyt-Kondensatoren mit einer Betriebs­ spannung von etwa 200 Volt zu einer Gesamtkapazität von etwa 60 000 Mikrofarad zusammengeschaltet sind.
Die beiden Begrenzungsdrosseln 8 und 9 sind den Brücken- Gleichrichterschaltungen 2 und 3 nachgeschaltet und sie lie­ gen in den zu den Ladekondensatoren 6 und 7 führenden, posi­ tiven Strompfaden 30. Die Induktivitäten der Begrenzungs­ drosseln 8 und 9 sind jeweils kleiner als 0,5 Millihenry. Die Begrenzungsdrosseln 8 und 9 dienen dazu, die Anstiegszeiten für die Ladeimpulse der Ladekondensatoren 6 und 7 zusammen mit den Streuinduktivitäten 26 der Primär- und Sekundärwick­ lungen 15 bis 17 und 20 bis 25 des Dreiphasen-Anpaß- und Trenntransformators 1 nach oben zu begrenzen. Je nach vorhan­ denen Streuinduktivitäten können die Begrenzungsdrosseln 8, 9 auch entfallen.
Die Transistor-Stellglieder 10 und 11 bestehen aus parallel geschalteten Gruppen von handelsüblichen bipolaren Leistungs­ transistoren, von welchen jeweils nur einer dargestellt ist. Die Enden der beiden positiven Strompfade 30 liegen jeweils an den Kollektoren C, und an die beiden Emitter E der Lei­ stungstransistoren ist eine gemeinsame, die Ausgangsströme zu einem Gesamt-Ausgangsstrom zusammenfassende Ausgangsleitung 32 angeschlossen, die den Strommesser durchsetzt und an der positiven Ausgangsklemme 14 endet.
Der Regelverstärker 12 ist zwischen einem Meßausgang 33 des Strommessers 13 und der die Basen B der beiden Leistungs­ transistoren verbindende Ausgangsleitung 32 eingefügt. Es handelt sich um einen Gleichstromverstärker mit einem Ver­ stärkungsfaktor, welcher in einer Größenordnung von 100 000 liegt. Über den Meßausgang 33 wird dem Regelverstärker 12 eine vom Ausgangsstrom abgeleitete, etwa mit Hilfe eines Nebenwiderstands gewonnene Spannung zugeführt. Weiterhin steht dem Eingang des Regelverstärkers 12 als Vergleichs­ spannung eine extrem konstante Gleichspannung zur Verfügung, die von einer externen Spannungsquelle 34 erzeugt wird.
Die Funktion des beschriebenen Hochleistungsnetzgerätes be­ darf keiner näheren Erläuterung, sie ist dem Fachmann anhand des wiedergegebenen Schaltplanes geläufig.
In den Fig. 2a, 2b, 2c und 3 sind über einer Periode des Wechselstromnetzes beispielhaft für ein sechspulsiges Hoch­ leistungsnetzgerät nach der Erfindung, bzw. für eine Hälfte des in Fig. 1 dargestellten zwölfpulsigen Hochleistungsnetz­ gerätes, die zeitlichen Verläufe der Ströme in verschiedenen Leitungsabschnitten dargestellt.
Fig. 2a zeigt den Gesamtstrom, der in der Leitung (35) d. h. nach der Brückengleichrichterschaltung (2), fließt. Über eine Periode, im Beispiel 20 ms, werden nacheinander die drei Lei­ stungs-Thyristoren-Paare (28) gezündet und liefern sechs Strompulse. Nachfolgende Leistungs-Thyristorpaare werden erst gezündet, wenn der Strom durch das zeitlich vorangehende zu­ mindest näherungsweise auf Null abgefallen ist, d. h. die Kom­ mutierung erfolgt im stromlosen Zustand. Dadurch werden die an sich für Thyristorschaltungen charakteristischen Rück­ stromspitzen weitgehend vermieden. Die verbleibenden An­ stiegs- und Abfallzeiten der Strompulse liegen in einem durchweg unkritischen Zeitbereich. Bei etwa gleicher An­ stiegs- und Abfallzeit wird der Maximalstrom jeweils nach etwa 1,4 ms erreicht. Selbst bei Ladestromspitzen von z. B. 500 A ergeben sich Abkommutierungszeiten für den Ladestrom von weniger als 0,3 Ampere pro Mikrosekunde, was etwa den Zeiten bei ungesteuerten Gleichrichtern mit Halbleiterdioden entspricht. Bei Bedarf kann durch eine kleine Begrenzungs­ drossel (8) die Anstiegszeit auf die genannten 1,4 ms bei Vollast begrenzt werden.
In Fig. 2b ist der Gesamtstrom zum bzw. vom Ladekondensator (6) dargestellt, der in Leitung (36) gemessen wurde. Es gibt positive Ladestrompulse und negative Entladestrompulse, die zeitlich mit den Lücken zwischen den Strompulsen in Fig. 2a zusammenfallen. In Fig. 2c ist der Strom in Leitung (37) ge­ zeigt. Man erkennt keine größeren negativen Rückströme.
Fig. 3 zeigt in einer Darstellung analog zu Fig. 2c die zeit­ lichen Stromverläufe, die sich ergeben, wenn die Kommutierung nicht im stromlosen Zustand erfolgt. Es entstehen scharfe Stromspitzen, die zu nicht tolerierbaren Störungen führen. Gegenüber den Verhältnissen in Fig. 2 wurde in Fig. 3 die übliche Begrenzungsdrossel (8) eingefügt.
Zusammenstellung der verwendeten Bezugsziffern
 1 Dreiphasen-Anpaß- und Trenntransformator
 2 Brücken-Gleichrichterschaltung
 3 Brücken-Gleichrichterschaltung
 4 Thyristor-Steuerung
 5 Thyristor-Steuerung
 6 Ladekondensator
 7 Ladekondensator
 8 Begrenzungsdrossel
 9 Begrenzungsdrossel
10 Transistor-Stellglied
11 Transistor-Stellglied
12 Regelverstärker
13 Strommesser
14 Ausgangsklemmen
L Last
15 Primärwicklung
16 Primärwicklung
17 Primärwicklung
18 Eingangsklemmen
R Phase
S Phase
T Phase
19 Kondensatoren
20 Sekundärwicklung
21 Sekundärwicklung
22 Sekundärwicklung
23 Sekundärwicklung
24 Sekundärwicklung
25 Sekundärwicklung
26, 26′ Streuinduktivitäten
27, 27′ Wicklungswiderstände
28 Leistungs-Thyristoren
29 Steuerleitung
30 Gleichstrompfade
31 Knoten
C Kollektor
E Emitter
32 Ausgangsleistung
33 Meßausgang
B Basis
34 Spannungsquelle
35 Leitung
36 Leitung
37 Leitung

Claims (4)

1. Hochleistungsnetzgerät für Leistungen über fünf Kilowatt, zur Umformung einer Dreiphasen-Wechselspannung in Gleichspannung zwecks Erzeugung eines einstellbaren hochkonstanten Gleichstromes, mit
  • - einem Dreiphasen-Anpaß- und Trenntransformator (1);
  • - wenigstens einer nachgeschalteten, regelbaren Brücken- Gleichrichterschaltung (2 bzw. 3), welche Leistungs-Thyristoren (28) aufweist;
  • - einer Phasenanschnittsteuerung der Leistungs-Thyristoren (28);
  • - wenigstens einem am Ausgang der Brücken-Gleichrichterschaltung (2 bzw. 3) vorgesehenen Ladekondensator (6 bzw. 7), dessen Kapazität C so groß bemessen ist, daß die Kommutierung der Leistungs-Thyristoren (28) durch Selbstlöschung in weitgehend stromlosem Zustand erfolgt und während der Kommutierungszeit der Gleichstrom ausschließlich vom Ladekondensator (6 bzw. 7) geliefert wird, wobei
  • - der Ladekondensator (6 bzw. 7) nach folgender Dimensionierungsvorschrift bemessen wird: worin P die Ausgangsleistung, U die Ausgangsspannung, f die Frequenz des Dreiphasen-Stromnetzes und C die Kapazität des Ladekondensators ist, und
  • - das Verhältnis der im Ladekondensator (6 bzw. 7) gespeicherten Energie zur Energie in induktiven Komponenten, wie Streuinduktivität oder Anpaßinduktivität (26, 26′) des Dreiphasen- Anpaß- und Trenntransformators (1), wenigstens 100 : 1 ist.
2. Hochleistungsnetzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (6 bzw. 7) eine Kapazität von wenigstens 10 000 Mikrofarad aufweist.
3. Hochleistungsnetzgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brücken-Gleichrichterschaltung (2 bzw. 3) eine Begrenzungsdrossel (8) nachgeschaltet ist, deren Induktivität kleiner als 1 Millihenry ist.
4. Hochleistungsnetzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß
  • - Dreiphasen-Anpaß- und Trenntransformator (1) sechs Sekundärwicklungen (20, 21, 22, 23, 24 und 25) trägt, von welchen drei (20, 22, 24) im Stern und drei (21, 23, 25) im Dreieck geschaltet sind;
  • - an die im Stern geschalteten Sekundärwicklungen (20, 22, 24) und an die im Dreieck geschalteten Sekundärwicklungen (21, 23, 25) je eine gleichdimensionierte, sechspulsige, mit Leistungs-Thyristoren (28) bestückte Brücken-Gleichrichterschaltung (2 bzw. 3) angeschlossen ist;
  • - die Ausgänge der beiden Brücken-Gleichrichterschaltungen (2 und 3) mit zwei gleich großen Ladekondensatoren (6 und 7) verbunden sind;
  • - jede Brücken-Gleichrichterschaltung (2 bzw. 3) von einer gesonderten Thyristor-Steuerung (4 bzw. 5) angesteuert ist;
  • - die beiden Ladekondensatoren (6 und 7) über zwei Transistor- Stellglieder (10 bzw. 11) parallelgeschaltet sind;
  • - die Transistor-Stellglieder (10 bzw. 11) in den jeweiligen Strompfad (30) des Gleichstroms eingesetzt sind und durch einen Regelverstärker (12) gesteuert werden.
DE19904033281 1990-10-19 1990-10-19 Hochleistungsnetzgeraet Granted DE4033281A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904033281 DE4033281A1 (de) 1990-10-19 1990-10-19 Hochleistungsnetzgeraet
DK91117259T DK0481353T3 (da) 1990-10-19 1991-10-10 Højeffektstrømforsyning
EP19910117259 EP0481353B1 (de) 1990-10-19 1991-10-10 Hochleistungs-Leistungsversorgung
US08/042,448 US5267137A (en) 1990-10-19 1993-04-02 High-power power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904033281 DE4033281A1 (de) 1990-10-19 1990-10-19 Hochleistungsnetzgeraet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4033281A1 DE4033281A1 (de) 1992-04-23
DE4033281C2 true DE4033281C2 (de) 1993-02-25

Family

ID=6416660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19904033281 Granted DE4033281A1 (de) 1990-10-19 1990-10-19 Hochleistungsnetzgeraet

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0481353B1 (de)
DE (1) DE4033281A1 (de)
DK (1) DK0481353T3 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI98411C (fi) * 1993-08-20 1997-06-10 Picker Nordstar Oy Parannettu virtalähde
US6320773B1 (en) * 2000-10-23 2001-11-20 Illinois Tool Works, Inc. Transformer/rectifier for aircraft ground power unit

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3643150A (en) * 1970-11-02 1972-02-15 Honeywell Inc Power converter apparatus
JPS58170370A (ja) * 1982-03-31 1983-10-06 Shiyouta Miyairi 多重多相整流回路における高調波及び脈動低減回路
DE3524169C1 (en) * 1985-07-03 1987-01-15 Licentia Gmbh Circuit arrangement for a transformer-supplied, controllable single-phase converter bridge
US4739466A (en) * 1986-12-30 1988-04-19 Sundstrand Corporation Regulated AC/DC converter
JPH01286777A (ja) * 1988-05-13 1989-11-17 Fuji Electric Co Ltd 交流直流変換装置の保護装置
DE3840304A1 (de) * 1988-11-30 1990-05-31 Philips Patentverwaltung Schaltungsanordnung zum speisen einer last
JP2928264B2 (ja) * 1989-03-20 1999-08-03 株式会社日立製作所 半導体電力変換システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP0481353B1 (de) 1995-07-05
EP0481353A3 (en) 1992-07-15
DK0481353T3 (da) 1995-10-30
DE4033281A1 (de) 1992-04-23
EP0481353A2 (de) 1992-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1613695C2 (de) Schaltungsanordnung zur Umrichtung einer Mehrphasenspannung in eine Wechselspannung niedriger Frequenz
DE4312084A1 (de) Leistungsversorgung
DE4200329C2 (de) Regelbare Speisestromquelle
EP3080821B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur verringerung eines magnetischen gleichfluss-anteils im kern eines transformators
DE10153738B4 (de) Gleichrichterschaltung und Verfahren zu deren Steuerung
DE2652275A1 (de) Einrichtung ohne prinzipbedingte verluste zur entnahme von praktisch rein sinusfoermigem, netzfrequentem strom aus wechsel- oder drehspannungsnetzen und zur ueberfuehrung der entnommenen elektrischen energie in galvanisch verbundene gleichspannungssysteme oder gleichspannungszwischensysteme
DE4443551A1 (de) Anordnung zur Leistungsversorgung eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere Röntgen-Apparat
DE3221851A1 (de) Halbleiter-spannungsregler und mit einem solchen spannungsregler versehener generator fuer radiologieanwendungen
EP3167298B1 (de) Verfahren zum prüfen eines hochleistungs-halbleiterelements
EP3602762B1 (de) Wechselrichter
EP0416050A1 (de) Vorrichtung mit mehrphasiger last, statischem umrichter und drosselspulen.
CH693523A5 (de) Einrichtung zur Begrenzung der Aenderungsgeschwindigkeit der ausgangsseitigen Spannung eines selbstgeführten mehrphasigen Umrichters.
DE2434316A1 (de) Statische leistungsumformungseinrichtung
WO2009077038A1 (de) Erzeugung hochgenauer und hochdynamischer gleichströme aus einer stromrichtergruppe und einem parallel zur last liegenden aktivfilter zur glättung
DE4033281C2 (de)
DE4344709C2 (de) Verfahren zur Umwandlung von unterschiedlich großen Gleich- oder Wechselspannungen in eine beliebig vorgegebene Spannung
WO2020043304A1 (de) Verfahren zum betreiben eines stromrichters
DE2614445C2 (de) Stromrichteranordnung zur Umformung einer vorgegebenen Netzwechselspannung
EP3080822B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur verringerung eines magnetischen gleichfluss-anteils im kern eines dreiphasentransformators
DE2347646A1 (de) Wechselrichteranordnung mit der sinusform angenaeherter ausgangswechselspannung
DE3233248A1 (de) Schaltung fuer ein bordladegeraet zum aufladen einer batterie eines elektrofahrzeuges
WO2014191023A1 (de) Vorrichtung zur verringerung eines magnetischen gleichfluss-anteils im kern eines transformators
DE1943840C3 (de) Vorrichtung zum Verbinden zweier Wechselstromnetze
DE2162988A1 (de) Spannungsregler
WO2015117708A1 (de) Vorrichtung zur verringerung eines magnetischen gleichfluss-anteils im kern eines transformators

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: BRUKER ANALYTIK GMBH, 76287 RHEINSTETTEN, DE

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: BRUKER BIOSPIN GMBH, 76287 RHEINSTETTEN, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee