NO128247B - - Google Patents

Description

Vekselretter.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en vekselretter av den art som omfatter minst én koblegruppe som er forbundet med og innrettet til å mates fra en likespenningskilde, idet hver koblegruppe inneholder to styrbare hovedventiler som i serie med hinannen er koblet mellom likespenningskildens to poler, idet deres koblepunkt danner en uttaksklemme for vekselretterens utgangsspenning, samt en styreinnretning som avvekslende tenner disse ventiler, to styrbare kommuteringsventiler som i serie med hinannen inngår i en seriekobling som er forbundet mellom likespenningskildens to poler, og en styreinnretning som avvekslende tenner kommuteringsventilene for slukking av hovedventilene, en kommuteringskondensatof som er forbundet mellom hovedventilenes sammenkoblingspunkt og et punkt i seriekoblingen mellom kommuteringsventilene, minst ett induktivt element sammen.med kommuteringskondensatoren utgjør en seriesvingekrets for omlading av kondensatoren ved hver kommutering, og mellom hver av likespenningskildens poler og den av kommuteringskondensatorens klemmer som vender mot vekselspenningsuttaket, forbundne begrensningsventiler som har en sådan polaritet at de sperrer for likespenningskildens spenning. Sådanne vekselrettere er tidligere kjent, og et eksempel på en sådan er vist på fig. 1. Over ''mate-likespenningen U ligger en kondensator Cl. På fig. 1 er T13 og'' T23 hovedtyristorer, Til og T21 kommuteringstyristorer og DlT og D21 tilbakematnings- og kommuteringsdioder. Funksjonen er følg-ende. T13 antas å være ledende og føre belastningsstrømmen I (belastningen er forbundet med uttaket a). Kondensatoren C er da ladet med positivt potensial på høyre belegg. Til tennes, C lader seg ut over T13, Til og L. Kondensatorstrømmen øker til' den er lik belastningsstrømmen, således at T13 kobler inn og Dll begynner å føre strøm. Kondensatoren lades om over Dll, Til og L, og så-snart dens spenning har nådd sin toppverdi, (positivt potensial til venstre) slukker Til. En eventuell reaktiv belastningsstrømkompo-nent passerer under den siste del av kommuteringsforløpet gjennom D21.

Etter fullført kommutering kan den annen hovedtyristor T23 tennes.

Denne kobling har imidlertid flere ulemper. Det har vist seg at kommuterings-svingekretsen (L, C) tilføres energi fra be-lastningsstrømmen, således at kondensatorspenningen kan anta meget høye verdier ved høy belastningsstrøm, hvilke verdier bare begren-ses oppad av svingekretsens tap. Dette medfører, særlig ved vekselrettere for høyere spenninger, dels meget høye spenningspåkjen-ninger på tyristorene og dels at der kreves med hensyn på spenningen rikelig dimensjonert kondensator.

Sperrespenningen over ..hovedtyristorene under deres gjen-hentingstid blir ennvidere ikke større enn spenningsfallet over diodene Dll, D21, dys., bare.noen volt. ,Gjenhentingstiden, dvs. tiden fra belastningsstrømmens. opphør gjennom en tyristor til den-påny kan ta opp spenning.i.lederetningen, er sterkt avhengig av sperrespenningens størrelse under dette, intervall, og. den blir der-5 for lang ved denne kjente kobling. ;. Visse anordninger er kjent for" å eliminere.denne ulempe, nien de er enten komplisert, effektkrev-ende eller mindre effektive.;

Ved en vekselretter ifølge oppfinnelsen er disse ulemper eliminerty og det særegne ved den fremgår av hovedkravets karak-teristikk.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i tilslutning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser den tidligere kjente og ovenfor beskrevne vekselretter, og fig. 2 viser en trefase-vekselretter ifølge oppfinnelsen, matet fra en ikke-styrt likeretter.

På fig. 2 utgjør diodene D31 - D36 en ikke-styrt, trefaset likeretter som er forbundet med et trefasenett R, S, T og hvis spenning glattes av reaktanser L10 og L20 og kondensatoren Cl. Spenningen over kondensatoren tilføres selve vekselretteren som består av innbyrdes identisk like fasegrupper A, B og C med hvert sitt vekselspenningsuttak (a, b og c.) . En i og for seg kjent og for tydelighets skyld ikke vist styreinnretning er anordnet til på kjent måte avvekslende (med 180° intervaller) og med en viss frekvens å tenne hovedtyristorene T13 og T2 3 i hver fasegruppe, hvis vekselspenningsuttak da avvekslende forbindes- med matespenningens positive og negative pol. Fasegruppené A, B og C styres på kjent vis med 120° faseforskyvning, således at de firkantformede veksel-spenninger på uttakene a, b og c blir innbyrdes 120<9> faseforskjø-vet og danner et symmetrisk trefasesystem. Da de tre fasegrupper arbeider på nøyaktig samme måte skal her bare fasegruppen A beskrives.

Den omfatter hovedtyristorene T13 og T23 som er forbundet med matespenningen. For slukking av den ledende hovedtyristor før tenningen av den annen hovedtyristor er der anordnet en kommu-teringskrets som består av kommuteringstyristorene Til og T21, kommuteringskondensatoren C og kommuteringsreaktansene Li og L2. Hver av reaktansene har to innbyrdes induktivt koblede viklinger. LI har viklingene Lia, koblet i serie med Til, og Lib, hvilket i serie med. en begrensningsdiode D22, L2 har viklingene L2a, koblet i serie med en begrensningsdiode Dl2 og D2b, koblet i serie med T21. Retningene av de samtidig induserte spenninger i en reaktans' to viklinger er vist ved prikkene ved siden av viklingene. Kob-lingen mellom hver reaktans' to viklinger gjøres så god som mulig.

Virkemåten er som følger. T13 antas å være ledende, således at belastningsstrømmen I flyter fra matespenningskilden gjennom T13 og ut gjennom vekselspenningsuttaket a. Kondensatoren C ladet med positivt potensial på høyre belegg. Til, D12, T21 og

D22 er ikke strømførende,. Styreinnretningen gir. tennpuls til Til.

En tiltagende strøm begynner, å flyte gjennom Til, C og Lia. Når denne strøm har øket til samme verdi som belastningsstrømmen, blir strømmen gjennom T13 null og D12 begynner å'føre strøm, således at hovedtyristoren får sperrespenning under sitt gjenhentingsinter-vall. Denne spenning kan velges således at der alltid fåes en hurtig gjenhenting. Svingekretsen.C, Lia, L2a fortsetter å svinge rundt gjennom D12 og Til inntil kondensatorspenningen blir lik matespenningen, hvorved Til slukkerog D22 begynner å føre strøm. Ved induktiv belastning kan belastningsstrømmen fortsette å flyte gjennom D22 og Llb, således at energi mates tilbake til matekilden. På et egnet tidspunkt, fortrinnsvis når strømmen gjennom D22 og

Lia har sunket til null, gir styreinnretningen tennpuls til T23

og kommuteringsforløpet er fullbyrdet.

Som det fremgår oppnås der alltid en kondensatorspenning som er lik matespenningen, hvorved de ovenfor nevnte problemer med en med belastningsstrømmen sterkt tiltagende kondensatorspenning elimineres. Da Lia og Llb er godt koblet til hinannen, kan Llb og D22 direkte overta strømmen gjennom Lia og Til. Til kan tennes og . et kommuteringsforløp altså innledes, selv om belastningsstrømmen flyter gjennom D12. Induktiviteten i kretsen Til, Lia, L2a, D12 hindrer nemlig kondensatoren C i å lade seg ut momentant gjennom denne krets, og kondensatorstrømmen blir, som ønsket, for den stør-re dels vedkommende tilgjengelig for slukking av T13. Dette inne-bærer at denne vekselretterkobling kan anvendes ved vilkårlig fase-vinkel for- belastningen, både induktiv bg kapasitiv.

De viste vekselrettere er trefaset, men fasegrupper iføl-ge oppfinnelsen kan selvsagt settes sammen til vekselretterkoblin-ger med vilkårlig fasetall. Således kan eksempelvis to sådanne grupper settes sammen til en énfase-vekselretter.

Styreinnretningen er;.ikke beskrevet i detalj, men kan utføres på et stort antall kjente eller.for fagmannen nærliggende måter. En oscillator kan således f.eks. anordnes til å trigge en ringteller eller.lignende som har seks (ved en: trefasekoblirtg) stabile stillinger og .som fordeler tennpulsene .til vekselretterens ■■■ seks hovedtyristorer. Eventuelt kan kommuteringstyristorene tennes fra ringtelleren og forsinkelseskretser anordnes mellom hver kommuteringstyristor (f.eks. Til) og den hovedtyristor (T23) som.skal føre strøm etter kommuteringen, på en sådan måte at hver hovedtyristor tennes en viss, for kommuteringsforløpet egnet, avpasset tid etter vedkommende kommuteringstyristor. Ved å gjøre styrepuls-frekvensen variabel, fåes en variabel frekvens av vekselretterens utgangsspenning; den kan da f.eks. anvendes til å styre en asynkron-motors hastighet. Utgangsspenningen styres ved behov fortrinnsvis ved en eller annen form for pulslengdemodulering.

Claims (2)

1. Vekselretter som omfatter minst én koblegruppe som er forbundet med og innrettet til å mates fra en likespenningskilde, idet hver koblegruppe inneholder to styrbare hovedventiler (T13, T23) som i serie med hinannen er koblet mellom likespenningskildens to poler, idet deres koblepunkt danner en uttaksklemme for vekselretterens utgangsspenning, samt en styreinnretning som avvekslende tenner disse ventiler, to styrbare kommuteringsventiler (Til, T21) som i serie med hinannen inngår i en seriekobling som er forbundet mellom likespenningskildens to poler, og en styreinnretning som avvekslende tenner kommuteringsventilene for slukking av hovedventilene, en kommuterings-kondensator (C) som er forbundet mellom hovedventilenes sammenkoblingspunkt og et punkt i seriekoblingen mellom kommuteringsventilene, minst ett induktivt element som sammen med kommuteringskondensatoren utgjør en seriesvingekrets for omlading av kondensatoren ved hver kommutering, og me-lom hver av likespenningskildens poler og den av kommuteringskondensatorens klemmer som vender mot vekselspenningsuttaket, forbundne begrensningsventiler (D12, D22) som har en sådan polaritet at de sperrer for likespenningskildens spenning, karakterisert ved at det induktive element omfatter to reaktanter (Li, L2) som hver har to innbyrdes induktivt koblede viklinger (Lia, Llb hhv. L2b), og at hver reaktans har sin ene vikling forbundet i serie med en kommuteringsventil som er koblet til likespenningskildens ene pol, og sin annen vikling i serie med den be-grensningsventil som er forbundet med kildens annen pol.

2. Vekselretter i henhold til krav 1, karakterisert ved at begrensningsventilene utgjøres av ikke-styrte ventiler .