DE4307607A1 - Schaltungsanordnung zur gleichmäßigen Stromaufteilung bei der Parallelschaltung von Teil-Gleichrichtergruppen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur gleichmäßigen Stromaufteilung bei der Parallelschaltung von Teil-GleichrichtergruppenInfo
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Description
Bei Gleichrichter-Unterwerken zur Versorgung von Gleichstrombah
nen werden üblicherweise quasi-12-Puls-Schaltungen mit zwei Teil-
Gleichrichtern und zwei Transformatoren unterschiedlicher Schalt
gruppe, z. B. Yy0 und Dy5, eingesetzt. Hierbei werden, z. B. bei
der oft angewendeten 750-V-Systemspannung, die beiden Teilgleich
richter parallelgeschaltet. Diese Schaltung ergibt zwar einen
quasi-12-Puls-Betrieb hinsichtlich der Beanspruchung für den
Netzanschlußpunkt, ist aber anfällig für die Unsymmetrien der
Transformator-Kurzschlußspannung der beiden Transformatoren, die
sich insbesondere durch eine unterschiedliche Belastung der bei
den Teil-Gleichrichter auswirkt. Auch wirken sich die vorhandenen
Netzoberschwingungen des Netzanschlußpunktes ungünstig auf die
Kommutierungszeitpunkte der beiden Teil-Gleichrichter aus.
Es ist aus der Literatur bekannt, daß bei Antriebsregelungen mit
mehreren parallelgeschalteten gesteuerten Drehstrombrücken, zur
gleichmäßigen Belastung aller Anlagenteile, jeder Teilstromrich
ter eine eigene Stromregelung erhält. Es ist auch bekannt, daß
zur Verringerung der negativen Auswirkungen der unterschiedlichen
Kommutierung der Ventilströme der Teil-Gleichrichter diese über
Kopplungsdrosseln mit Mittelanzapfung miteinander gekoppelt wer
den (vgl. R. Lappe, Thyristor-Stromrichter für Antriebsrege
lungen, Verlag Technik Berlin, S. 197 bis 203).
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der Unsym
metrie, die durch die unterschiedlichen Kurzschlußspannungen der
beiden Transformatoren (zulässige Abweichungen +/- 10%) verur
sacht wird und den Einfluß der Oberschwingungen des Netzanschluß
punktes, der sich durch unterschiedliche Kommutierung der Teil-
Gleichrichter auswirkt, mit einfachen Mitteln, gegenüber dem
hohen Aufwand des bekannten Standes der Technik, zu realisieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die
Schaltungsanordnung der Teil-Gleichrichtergruppen, die jeweils
aus mindestens einem Transformator und einem Teil-Gleichrichter
bestehen, die auf der Gleichstromseite parallelgeschaltet sind,
je Phase eine Stromteiler-Drossel, mit mindestens einer Wick
lung je Teil-Gleichrichtergruppe, zwischen Netzanschlußpunkt und
den Teil-Gleichrichtern, in Reihe mit den beiden Transformatoren,
angeordnet wird.
Die Stromrichter-Drosseln sind derart gestaltet und angeordnet,
daß jede Stromrichter-Drossel von den phasengleichen Strömen der
Teil-Gleichrichtergruppen durchflossen wird und die Windungszahl
der Wicklungen, zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Stromauf
teilung, entsprechend der Schaltgruppe der Transformatoren und/oder
den Leistungen der Teil-Gleichrichtergruppen gewählt wird.
Vorzugsweise sind die Wicklungen auf den Schenkeln der Strom
teiler-Drosseln gleichmäßig verteilt.
Im Kernfenster der Stromteiler-Drosseln wird durch den guten
magnetischen Schluß dynamisch ein Gleichgewicht der Durchflu
tungen erzwungen, so daß sich vorhandene unterschiedliche Trans
formatorimpedanzen nicht auf die Teil-Gleichrichterströme auswir
ken.
Die Windungszahl der Wicklungen der Stromteiler-Drosseln wird
entsprechend der Spulenspannung, bei unterschiedlicher Schalt
gruppe der Transformatoren bzw. dem Verhältnis der Leistungen der
parallelgeschalteten Teil-Gleichrichtergruppen gewählt.
Die Stromteiler-Drosseln können vorteilhafterweise eine dritte
Wicklung aufweisen, wobei jeweils ein Wicklungsende mit einem
passiven Zweipol, bestehend aus einem Widerstand und/oder einer
Induktivität und/oder einer Kapazität, verbunden ist und die
anderen Wicklungsenden untereinander verbunden sind.
Anstelle des passiven Zweipols kann aber auch ein aktiver Zwei
pol, bestehend aus den vorgenannten Elementen und einer Span
nungsquelle, vorzugsweise mit der 5. und 7. Oberschwingung vorge
sehen werden, wodurch die gesamte Gleichrichteranlage die gering
sten Oberschwingungen erzeugt.
Es ist unerheblich, ob die Stromteiler-Drosseln auf der Einspei
seseite der Transformatoren (primärseitig) oder zwischen den
Transformatoren und den Teil-Gleichrichtern (sekundärseitig) an
geordnet sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1: Schaltung der Stromteiler-Drosseln für Parallelschaltung
von zwei Teil-Gleichrichtergruppen,
Fig. 2: aktiver Zweipol mit maximaler Beschaltung,
Fig. 3: Schaltungsanordnung mit Stromteiler-Drosseln beim Einsatz
auf der Einspeiseseite der Transformatoren mit den
Schaltgruppen Yy0 und Yd5,
Fig. 4: Schaltungsanordnung mit Stromteiler-Drosseln beim Einsatz
auf der Gleichstromseite der Transformatoren mit den
Schaltgruppen Yy0 und Yd5.
In der Fig. 1 sind die drei Stromteiler-Drosseln für den Anwen
dungsfall der Speisung aus einem Drehstromnetz und der Parallel
schaltung von zwei Teil-Gleichrichtergruppen dargestellt. Jede
der drei Stromteiler-Drosseln a, b und c weist drei Wicklungen
a1, a2, a3; b1, b2, b3; c1, c2, c3 auf. Die Wicklungen jeder
Stromteiler-Drossel sind vorteilhafterweise gleichmäßig auf den
Schenkeln eines geschlossenen Eisenkerns verteilt, um einen guten
magnetischen Schluß zu erreichen. Durch die jeweils ersten und
zweiten Wicklungen a1 und a2 bzw. b1 und b2 bzw. c1 und c2, die
jeweils gegenläufig gewickelt sind, fließen jeweils die phasen
gleichen Ströme der beiden Teil-Gleichrichtergruppen, wodurch
infolge des guten magnetischen Schlusses im Kernfenster der je
weiligen Stromteiler-Drossel a, b, c dynamisch ein Gleichgewicht
der Durchflutungen erzwungen wird, so daß in den zusammenge
hörigen Wicklungen a1 und a2, b1 und b2, c1 und c2 gleiche Ströme
fließen.
Die Windungszahl der jeweils ersten und zweiten Wicklung a1 und
a2, b1 und b2, c1 und c2 richtet sich nach den Schaltgruppen der
Transformatoren T1 und T2 bzw. den Leistungen der beiden Teil-
Gleichrichtergruppen.
Die jeweils dritten Wicklungen a3, b3 und c3 der Stromteiler-
Drosseln a, b und c sind für den Anschluß eines Zweipols vorge
sehen, wobei die einen Wicklungsenden über die Klemmen a32, b32
und c32 zu einem Stern zusammengeschaltet sind, ihre Windungs
zahlen richten sich nach den Größen des Zweipols Z.
Fig. 2 zeigt die allgemeine Ausführung eines aktiven Zweipols Z
mit maximaler Beschaltung, wobei hier vorzugsweise die Kondensa
toren C entfallen können und die Impedanz aus dem Widerstand R
und der Induktivität L einen Mindestwert haben muß, um die Strom
teiler-Drossel flußmäßig nicht kurzzuschließen. Die Anschlüsse
des Zweipols Z sind mit den freien Wicklungsenden a31, b31 und
c31 der dritten Wicklungen a3, b3 und c3 der Stromteiler-Drosseln
a, b und c verbunden, wodurch eine Beeinflussung der Ströme in
den ersten und zweiten Wicklungen a1, a2; b1, b2; c1, c2 der
Stromteiler-Drosseln a, b und c erfolgt und die Kommutierung der
Ventilströme in den Teil-Gleichrichtern G1 und G2 in Richtung
einer Egalisierung günstig beeinflußt wird. Bei der Verwendung
einer Spannungsquelle E mit der 5. und der 7. Oberschwingung
erzeugt die gesamte Gleichrichtergruppe die geringsten Ober
schwingungen. Es sind Minderungen in der 11. und der 13. Ober
schwingung am Netzanschlußpunkt von mindestens 1 : 5 erreichbar.
In der Fig. 3 ist die Anordnung der Stromteiler-Drosseln a, b und
c in einem Gleichrichter-Unterwerk zur Versorgung von Gleich
strombahnen bei Parallelschaltung von zwei Teil-Gleichrichter
gruppen dargestellt. Die Stromteiler-Drosseln a, b und c liegen
in Reihe zwischen den Einspeiseleitungen L1, L2, L3 eines Dreh
stromnetzes und den Stromrichtertransformatoren T1 und T2, die
zur Realisierung eines quasi-12-Puls-Betriebes die Schaltgruppen
Yy0 und Yd5 aufweisen. Die Teil-Gleichrichter G1 und G2 sind
parallelgeschaltet und bilden mit den jeweiligen Transformatoren
T1 und T2 jeweils eine Teil-Gleichrichtergruppe.
Die Einspeisung der Transformatoren T1 und T2 erfolgt derart, daß
die erste Phase des Drehstromnetzes über die Einspeiseleitung L1
und die erste Wicklung a1 der ersten Stromteiler-Drossel a zur
Anschlußklemme U1 des Transformators T1 geführt wird und parallel
über die zweite Wicklung a2 der ersten Stromteiler-Drossel a zur
Anschlußklemme U2 des Transformators T2 geführt wird. Die zweite
Phase des Drehstromnetzes wird über die Einspeiseleitung L2 und
die erste Wicklung b1 der zweiten Stromteiler-Drossel b zur An
schlußklemme V1 des Transformators T1 geführt und parallel über
die zweite Wicklung b2 der zweiten Stromteiler-Drossel b zur
Anschlußklemme V2 des Transformators T2 geführt. Der Anschluß der
dritten Phase des Drehstromnetzes erfolgt von L3 zu W1 und W2 der
Transformatoren T1 und T2 in analoger Weise.
Der Anschluß der Teil-Gleichrichter G1 und G2, die als Drehstrom
brücken ausgeführt sind, erfolgt an die Sekundärseiten der Trans
formatoren T1 und T2 in bekannter Weise.
In der dargestellten Anordnung sind die Primärwicklungen der
Transformatoren T1 und T2 gleichermaßen in Stern geschaltet,
wodurch primärseitig in beiden Transformatoren T1 und T2 gleiche
Spannungsverhältnisse bestehen. Das bedeutet, daß zur Erzielung
gleicher Ströme in den Stromteiler-Drosseln a, b, c die Windungs
zahlen der jeweiligen ersten und zweiten Wicklungen a1 und a2, b1
und b2, c1 und c2 jeweils gleich sind, vorausgesetzt beide Teil-
Gleichrichtergruppen haben die gleiche Leistung.
Bei der Nachrüstung bereits installierter Anlagen kann die An
ordnung der Stromteiler-Drosseln derart erfolgen, daß beispiels
weise die Sternpunkte der Primärwicklungen der Transformatoren T1
und T2 aufgetrennt werden und die Wicklungen der Stromteiler-
Drosseln a, b, c, wie vorstehend beschrieben, mit den Primär
wicklungen der Transformatoren T1 und T2 in Reihe geschaltet
werden und die Sternpunkte durch Verbinden der Wicklungen a1,
b1, c1 sowie a2, b2, c2 wieder hergestellt werden.
Fig. 4 zeigt die Anordnung der Stromteiler-Drosseln a, b, c in
einer anderen Variante der Bahnstromversorgung gemäß Fig. 3.
In diesem Beispiel sind die Stromteiler-Drosseln auf der Gleich
stromseite der Transformatoren T1 und T2, die ebenfalls die
Schaltgruppen Yy0 und Yd5 haben, angeordnet. Die Transformatoren
T1 und T2 sind direkt an die Leitungen L1, L2, L3 eines Dreh
stromnetzes angeschlossen. Die Teil-Gleichrichter G1 und G2 sind
ebenfalls als Drehstrombrücken ausgeführt.
Da die Stromteiler-Drosseln sekundärseitig an die Transformatoren
angeschlossen sind, deren eine Sekundärwicklung in Stern, die
andere aber in Dreieck geschaltet ist, muß bei dieser Anordnung
die sekundärseitige Dreieckwicklung des Transformators T2 derart
aufgetrennt werden, daß die phasengleichen Ströme der Sekundär
wicklungen der Transformatoren T1 und T2 den entsprechenden Wick
lungen a1 und a2, b1 und b2, c1 und c2 der Stromteiler-Drosseln
a, b und c zugeordnet werden können. Die Verschaltung der aufge
trennten sekundärseitigen Dreieckwicklung des Transformators T2
mit den Stromteiler-Drosseln a, b, c erfolgt gemäß Fig. 4 wie
folgt:
Die erste Sekundärwicklung des Transformators T2 wird über die Klemmen u2 und a21 mit der zweiten Wicklung a2 der Stromteiler- Drossel a in Reihe geschaltet. Der erste aufgetrennte Dreieck punkt wird über die Klemmen u22 und a22 mit dem anderen Ende der Wicklung a2 und dem ersten Eingang au2 des zweiten Teil-Gleich richters G2 verbunden.
Die zweite Sekundärwicklung des Transformators T2 wird über die Klemmen v2 und b21 mit der zweiten Wicklung b2 der Stromteiler- Drossel b in Reihe geschaltet. Der zweite aufgetrennte Dreieck punkt wird über die Klemmen v22 und b22 mit dem anderen Ende der Wicklung b2 und dem zweiten Eingang av2 des zweiten Teil-Gleich richters G2 verbunden.
Die dritte Sekundärwicklung des Transformators T2 wird über die Klemmen w2 und c21 mit der zweiten Wicklung c2 der Stromteiler- Drossel c in Reihe geschaltet. Der dritte aufgetrennte Dreieck punkt wird über die Klemmen w22 und c22 mit dem anderen Ende der Wicklung c2 und dem dritten Eingang aw2 des zweiten Teil-Gleich richters G2 verbunden.
Die erste Sekundärwicklung des Transformators T2 wird über die Klemmen u2 und a21 mit der zweiten Wicklung a2 der Stromteiler- Drossel a in Reihe geschaltet. Der erste aufgetrennte Dreieck punkt wird über die Klemmen u22 und a22 mit dem anderen Ende der Wicklung a2 und dem ersten Eingang au2 des zweiten Teil-Gleich richters G2 verbunden.
Die zweite Sekundärwicklung des Transformators T2 wird über die Klemmen v2 und b21 mit der zweiten Wicklung b2 der Stromteiler- Drossel b in Reihe geschaltet. Der zweite aufgetrennte Dreieck punkt wird über die Klemmen v22 und b22 mit dem anderen Ende der Wicklung b2 und dem zweiten Eingang av2 des zweiten Teil-Gleich richters G2 verbunden.
Die dritte Sekundärwicklung des Transformators T2 wird über die Klemmen w2 und c21 mit der zweiten Wicklung c2 der Stromteiler- Drossel c in Reihe geschaltet. Der dritte aufgetrennte Dreieck punkt wird über die Klemmen w22 und c22 mit dem anderen Ende der Wicklung c2 und dem dritten Eingang aw2 des zweiten Teil-Gleich richters G2 verbunden.
Die Verbindung der in Sternpunkt geschalteten Sekundärwicklung
des Transformators T1 erfolgt in analoger Weise zu Fig. 3, daß
die jeweils ersten Wicklungen a1, b1, c1 der Stromteiler-Drosseln
a, b, c in Reihe zu den drei Sekundärwicklungen des Transforma
tors T1 und den entsprechenden Eingängen des Teil-Gleichrichters
GI geschaltet werden, wobei jeweils folgende Klemmen verbunden
werden:
u1-a11 und a12-au1
v1-b11 und b12-av1
w1-c11 und c12-aw1.
Da die Sekundärseiten der Transformatoren T1 und T2, durch die
unterschiedliche Schaltung, Stern und Dreieck, auch unterschied
liche Spulenspannungen aufweisen, müssen die jeweils ersten und
zweiten Wicklungen der Stromteiler-Drosseln a, b, c, zur Erzie
lung gleicher Ströme, unterschiedliche Windungszahlen aufweisen.
Die Windungszahlen der jeweils ersten und zweiten Wicklung a1 und
a2 bzw. b1 und b2 bzw. c1 und c2 der Stromteiler-Drosseln a, b, c
verhalten sich proportional zu den Spulenspannungen der Sekundär
wicklungen der Transformatoren T1 und T2, d. h. jeweils diejenige
Wicklung, a2, b2, c2, die in Reihe mit der Phasenwicklung der
Dreieckseite des Transformators T2 liegt, hat eine um den Faktor
sqrt (3)=1,732 höhere Windungszahl als diejenige Wicklung, a1,
b1, c1, die in Reihe mit der Phasenwicklung der Sternseite des
Transformators T1 liegt.
Nicht dargestellt ist die Möglichkeit der gleichmäßigen Stromauf
teilung zwischen zwei Teil-Gleichrichtergruppen, die unterschied
liche Leistungen übertragen. Für diesen Fall ist das Verhältnis
der Windungszahlen der jeweils ersten und zweiten Wicklung umge
kehrt proportional dem Verhältnis der zu übertragenden Leistung
zu wählen, um eine gleichmäßige Stromaufteilung zwischen den
beiden Teil-Gleichrichtergruppen, trotz abweichender Transfor
matorimpedanzen und dadurch bedingter Stromverschiebungen, zu
erreichen.
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung zur gleichmäßigen Stromaufteilung bei der
Parallelschaltung von Teil-Gleichrichtergruppen, die jeweils
aus mindestens einem Transformator und mindestens einem Teil-
Gleichrichter bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe
mit den Transformatoren (T1, T2) je Phase eine Stromteiler-
Drossel (a, b, c) angeordnet ist, die mindestens je Teil-
Gleichrichtergruppe eine Wicklung (a1, a2; b1, b2; c1, c2)
aufweist und jeder Stromteiler-Drossel die phasengleichen
Ströme der Teil-Gleichrichtergruppen zugeordnet sind, wobei
die Windungszahl der Wicklungen entsprechend der Schaltgrup
pen der Transformatoren und/oder dem Verhältnis der Lei
stungen der Teil-Gleichrichtergruppen gewählt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stromteiler-Drosseln vorzugsweise als eisengeschlos
sene Spulen ohne Luftspalt ausgeführt sind und die Wicklungen
(a1, a2, a3; b1, b2, b3; c1, c2, c3) vorteilhafterweise
gleichmäßig auf den Schenkeln verteilt sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß jede Stromteiler-Drossel eine weitere Wicklung
(a3, b3, c3) aufweisen kann, an die ein passiver Zweipol,
bestehend aus einem Widerstand (R) und/oder einer Induktivi
tät (L) und/oder einer Kapazität (C), angeschlossen wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß an die weitere Wicklung ein aktiver Zweipol,
bestehend aus einem Widerstand (R) und/oder einer Induktivi
tät (L) und/oder einer Kapazität (C) und einer Spannungs
quelle (E) mit vorzugsweise der 5. und 7. Oberschwingung,
angeschlossen ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der aktive Zweipol gesteuert bzw. geregelt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4307607A DE4307607C2 (de) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | Schaltungsanordnung zur gleichmäßigen Stromaufteilung bei der Parallelschaltung von Teil-Gleichrichtergruppen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4307607A DE4307607C2 (de) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | Schaltungsanordnung zur gleichmäßigen Stromaufteilung bei der Parallelschaltung von Teil-Gleichrichtergruppen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4307607A1 true DE4307607A1 (de) | 1994-10-13 |
DE4307607C2 DE4307607C2 (de) | 1996-10-10 |
Family
ID=6482448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4307607A Expired - Fee Related DE4307607C2 (de) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | Schaltungsanordnung zur gleichmäßigen Stromaufteilung bei der Parallelschaltung von Teil-Gleichrichtergruppen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4307607C2 (de) |
-
1993
- 1993-03-05 DE DE4307607A patent/DE4307607C2/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
DE-B: ANSCHÜTZ, H.: Stromrichteranlagen der Starkstromtechnik, Berlin/Göttingen/Heidelberg: Springer Verlag, 1951, S. 11-15 * |
DE-B: LAPPE, R. u.a.: Tyristor-Stromrichter für Antriebsregelungen, VEB Verlag Technik Berlin, 1970, S. 197-203 * |
DE-Z: DORNHEIM H.: Die Parallelarbeit von Gleichrichtern mit Anodendrosseln in: elektronische Rundschau Nr. 9/1958, S. 315-318 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4307607C2 (de) | 1996-10-10 |
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Legal Events
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