NO148131B - Sekvensstyrt, slukkbar brokobling. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en enkel- eller flersekvensstyrt, tvangs-messig slukkbar brokoplingsanordning, som på likestrømsiden for hver likestrømpol omfatter et like antall på m brogrener med styrbare halvlederventiler, hvor m er et helt tall og større eller likt 2, og som på vekselstrømsiden via en strømrettertrans-formator er koplet til en induktivitetsbelastet vekselstrømkilde, hvor det i de m brogrener mellom vedkommende tilkoplingspunkt for strømrettertransformatoren og den styrbare halvlederventil er koplet minst en halvlederlikeretter med samme lederetning,

hvor denne halvlederlikeretters tilkoplingspunkt som vender bort fra strømrettertransformatoren via en kommuteringskondensator er forbundet med tilkoplingspunktet på vekselstrømsiden for den styrbare halvlederventil for til enhver tid etterfølgende brogren, og hvor det foruten kommuteringskondensatoren(e) er anordnet en hjelpekondensator for opp- hhv nedkommutering.

Slike brokoplinger er beskrevet i tysk Offenlegungsschrift

2 530 961. De kan med fordel benyttes for elektriske drivkjøre-tøyer.

Det sondres som kjent mellom helstyrte og halvstyrte brokoplinger. Oppfinnelsen vedrører begge utførelsesformer.

Sekvensstyring betyr seriekopling av del-strømrettere, hvor til enhver tid bare en strømretter gjennomløper hele styreområdet, mens alle de øvrige befinner seg i en av de to styresluttstil-linger. Enfase-brokoplingen kan oppfattes som etter hverandre kopling av to topuls-senterkoplinger. Det foreligger således en sekvensstyring også ved de halvstyrte brokoplingene.

I forbindelse med sekvensstyringen er det videre kjent å foreta

en innsnitt- og avsnittstyring, en s.k..sektorstyring.

Foruten sekvensstyringen på likestrømsiden kjennes også sekvensstyring av flere strømrettere på vekselstrømsiden.

En vesentlig ulempe ved de hittil kjente to- eller flertrinns koplinger som kan kommuteres på nettet, ligger i at de krever reaktiv forvrerigningseffekt ("Grundschwingungsblindleistung).

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å tilveiebringe en brokopling, ved hjelp av hvilken forvrengnings-effektfaktoren cos ø". mellom nettspenning - og nettstrøm kan innstilles kapasitivt, induktivt eller på 1, dvs ved hjelp av hvilken en effektfaktor-optimering oppnås ved forholdsvis ringe koplingsinnsats.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved at hjelpekondensatorens første elektrode er koplet til et sentralt viklingsuttak av strømrettertransformatoren på sekundærsiden og at hjelpekondensatorens andre elektrode til enhver tid i det minste via en ladediode er koplet til strømrettertransformatorens viklingsender på sekundærsiden.

På grunn av bruken av.en strømrettertransformator med sentralt uttak kan hjelpetyristorer og ladedioder på en fordelaktig måte falle bort, hvilket bidrar til en minimalisering av koplingsinn-satsen.

Den i tillegg anvendte hjelpekondensator som støttekondensator er fordelaktig for alle tvangskommuteringer i likeretter- og vekselretterdrift. Driftsmessig ligger den parallelt med kommuteringskondensatoren og hindrer steik overlading av denne konden-sator ved avmagnetisering av transformatorens lednings- og spredningsinduktivitet. Den er dessuten egnet til å oppta over-spenninger på nettsiden og kan utlades mot likestrømsiden.

Ved en brokopling for to brogrener med styrbare halvlederventiler er hjelpekondensatorens andre elektrode på en hensiktsmessig måte via to hjelpetyristorer. til enhver tid koplet til kommu-ter ingskondensatoren.

For den anvendte hjelpekondensators virksomhet må transformatorens delviklinger på sekundærsiden være magnetisk tett (dvs ideelt) koplet.

Den magnetisk tette kopling av delviklingene er nødvendig ved anordning av bare en hjelpekondensator for å muliggjøre de brå endringer av strømmenes strømstyrke og retning gjennom kommuteringskondensatoren og kjelpekondensatoren. En ikke ideell kopling ville føre til en uheldig forsinkelse av strømskiftet mellom de to involverte kondensatorene og dermed til en høyere overspenning av kommuteringskondensatoren. En magnetisk tett kopling av delviklingene kan realiseres ved den spesielle konst-ruktive viklingsoppbygning i strømrettertransformatoren.

Ved en brokoplingsanordning for tre brogrener med styrbare helv-lederventiler er hjelpekondensatorens andre elektrode fortrinns-vis . til enhver tid koplet via en hjelpetyristor, som er koplet antiparallelt med ladedioden, til strømrettertransformatorens viklingsender på sekundærsiden.

Ved en videreføring av oppfinnelsen er ytterligere en hjelpekondensators første elektrode koplet til strømrettertransformato-rens viklingsuttak på sekundærsiden, dens andre elektrode er til enhver tid via en parallellkopling av ytterligere en ladediode med en hjelpetyristor med motsatt rettet polaritet, koplet til strømrettertransformatorens viklingsender på sekundærsiden, hvor de likeartede halvlederelementer for parallellkoplingen som er forbundet med den andre elektrode av andre hjelpekondensator har motsatt polaritet i forhold til de likeartede halvlederelementer for parallellkoplingene som er forbundet med første hjelpekondensator .

Denne andre hjelpekondensator blir med fordel benyttet, når det foreligger en ikke ideell kopling mellom transformatorviklingene, hvilket resulterer i en høyere overspenning av kommuteringskondensatoren (Slukkekondensatoren). Det oppnås ved hver tvangskommutering at en hjelpekondensator kopler seg direkte og den andre transformatorisk i parallell med vedkommende kommuteringskondensator. •

Tegningene viser utførelseseksempler av oppfinnelsen. Fig. 1 viser en helstyrt slukkbar brokopling, hvor den ene elektroden for hjelpekondensatoren er koplet til et sentralt uttak av strømret-tertransf ormatoren . Fig. 2 viser en totrinns tennbar og slukkbar helstyrt brokopling, hvor en brogren og hjelpekondensatorens ene elektrode er koplet til et sentralt uttak for strømrettertrans-formatoren. Fig. 3 viser en totrinns tennbar og slukkbar helstyrt brokopling, hvor en brogren og til enhver tid en elektrode av to hjelpekondensatorer, som er sammenkoplet til en senterpunkt-kopling med motsatt polaritet, er koplet til et sentralt uttak for strømrettertransformatoren.

Den helstyrte, slukkbare enfasebrokopling som er vist i fig. 1, omfatter i sine grener hovedtyristorer - n-^, n2, n^ og n^ - og i serie med n-^ hhv n^ - dioder n-^ hhv n^ Mellom de grener som dannes av n-^ og n^ ligger en kommuteringskondensator C^. En hjelpekondensator (støttekondensator) C er via en av sine klem-mer koplet til den ene likestrømspol, mens dens andre klemme via ladediodene n^ 2 °9 ni 3 er ført til grenene med n-^ og n, og via hjelpetyristorene 2 °9 n23 er fØrt t^1 kommuteringskondensa-torens C, elektroder.

Hjelpekondensatorens C2 minuspol er koplet til et sentralt uttak for den sekundære transformatorvikling som mater strømretterkop-lingen. På strømrettertransformatorens primærvikling ligger nett-vekselspenningen U^, forsyningsvekselstrømmen er betegnet med 1^ og nett- og transformatorinduktiviteten er gjengitt ved LN i

primærkretsen. Primærspenningen er betegnet med U^, sekundært

faller til enhver tid spenningene ^1 mellom delviklingenes klem-2

mer. Kortslutningsinduktiviteten mellom de to viklingshalvdeler utgjør L1.

Utgangsstrømmen på likestrømsiden er betegnet med 1^ og utgangs-spenningen på likestrømsiden er betegnet med U^.

Sammenlignet med den kopling som er kjent fra tysk Offenlegungsschrift 2 530 961 (fig. 14) vil de der fortsatt nødvendige hjelpetyristorer samt ladedioder falle bort som følge av anvendelsen av en strømrettertransformator med sentralt uttak. Ved denne nye anordning av hjelpekondensatoren C2 unngår man på en fordelaktig måte ventilinnsatsen for tilkopling av dens negative pol, som

ville være nødvendig for vekselretterdrift på nettet.

Når det foreligger en tett kopling av de to viklingshalvdeler, dvs når L^<j£ LN, vil hjelpekondensatoren C2, som nå griper inn parallelt med til enhver tid en viklingshalvdel, på samme måte

C2

som en hjelpekondensator ^— på hele viklingen. Konstruksjons-effekten av hjelpekondensatoren er ved den kjente kopling ifølge tysk Offenlegungsschrift 2 530 961 den samme som ved utførelsen som ifølge fig. 1.

Den nettopp omtalte ide kan også benyttes for utrustning av en sekvensstyrt, flertrinns, tennbar og slukkbar, helstyrt brokopling på vekselstrømsiden. Hjelpekondensatoren C2 som er anordnet ekstra ifølge oppfinnelsen, er virksom for alle tvangskommuteringer i likeretter- og vekselretterdrift. Det er dog en forut-setning at transformatorens delviklinger er tett nok koplet med hverandre.

Fig. 2 viser utførelsen ved en totrinns tennbar og slukkbar kopling. I tillegg til utførelsen ifølge teknikkens stilling (tysk Offenlegungsschrift 2 530 961) er innmatningstransformato-ren, som på primærsiden er koplet på samme måte som ved fig. 1, føyet til igjen med sentralt uttak på sekundærsiden, og kortslutningsinduktiviteten mellom de to delviklinger er betegnet med L-^.

Hoved tyr i stor ene i grenene er betegnet med n-^, n2, , n^, n^ og n^, kommuterings- eller sllikkekondensatorene mellom disse grener er betegnet med og C, og vi ser diodene n^^, n^ og n^

som er koplet i serie med hovedtyristorene n^, n^ og n^. Hjelpekondensatoren C2 er med sin ene elektrode koplet til transformatorens sentrale uttak og samtidig til de sentrale grener, med sin andre elektrode er den via en antiparallell kopling av ladedioder n-^ 2 og n^ 3 samt hjelpetyristorer n2 2 og n23 forbundet med transformatorens sekundærvikling og de ytre grener.

Virkemåten av koplingen ifølge fig. 2 skal nå forklares kort.

UN antas å være> 0. Likestrømmen 1^ er med utgangspunkt i fri-løpet ("Freilauf") via n2~ nl l~nl 9^tt over i to trinn med nettkommutering på strekningen ng - hele viklingen - n-^ ^ ; like-spenningen U-, er lik den momentane nettspenning UN, hvor det forut-settes et omsetningsforhold pa 1.

Første slukking innledes ved tenning av n^ og n2 1 stedet for via n-^ flyter 1^ nå over C-^ - n3. Samtidig flyter en utladings-strøm fra hjelpekondensatoren C2, som er ladet til mer enn UN/2, via hjelpetyristoren n2 2 til øvre viklingshalvdel og svekker nettstrømmen. Den til å begynne med negativt ladede kommuteringskondensator blir ladet om av I, , inntil dioden n^ be-gynner å lede ved lik spenning av og C2. Dermed er og C2 direkte parallellkoplet via de ledende ventiler ^, n3^ og n2 2' De opptar i fellesskap den strøm som drives videre av LN, inntil omtrent ±N = 1^/2. Id flyter deretter via ng - nedre viklingshalvdel - n^ ^ - n^.

Ved overgang fra første til annen fase av kommuteringen endrer strømmen brått sin verdi i C-^ og sin retning og verdi i C2>

Annet trinn av tvangsslokkingen, hvor In og 1^/2 skal bringes til null, innledes ved tenning av n5 og n2 2. Første fase av den lineære omlading av C 3 og utlading av C2 mot nettspenning full-føres, som ved første kommutering, inntil n^ ^ blir ledende ved lik kondensatorspenning. Men deretter ligger C, og C2 ikke direkte i parallell, men koplet via begge viklingshalvdelene.

De brå strømendringer i omfordelingen av kondensatorstrømmene er bare mulige ved ideell kopling. Den ikke ideelle kopling, uttrykt ved induktiviteten L-,/4 i transformatorens sentrale uttak, leder til langsommere strømforskyvning mellom de to involverte konden-satorer og i ugunstige tilfelle til høyere overspenning av

kommuteringskondensatoren.

For å unngå denne effekt ved en kopling som ikke er trang nok, 'anordnes som vist i fig. 3 en andre hjelpekondensator i en midtpunktkopling med motsatt polaritet.

I tillegg til koplingen ifølge fig. 2 ligger den andre hjelpekondensator med sin ene elektrode koplet til transformatorens sentrale uttak, med sin andre elektrode via de ekstra antiparallelt anordnede hjelpetyristorer n4 2 og n4 3 samt ladediodene n^ 2 °<9> n3 3 koplet til strømrettertransformatorens sekundær-klemmer.

Ved hver tvangskommutering kan dermed en hjelpekondensator kop-le seg direkte og den andre transformatorisk koples i parallell til vedkommende kommuterings- eller slukkekondensator. Da begge bidrar til begrensning av overspenningen, er kondensatorinnsat-sen like stor som ved en enkelt hjelpekondensator.

Claims (4)

1. Enkel- eller flersekvensstyrt, tvangsslukkbar brokoplingsanordning, som på likestrømsiden for hver likestrømpol omfatter et like antall på m brogrener med styrbare halvlederventiler, hvor m er et helt tall og større eller likt 2, og som på vekselstrømsiden via en strømrettertransformator er koplet til en induktivitetsbelastet vekselspenningskilde, hvor det i de m brogrener mellom det aktuelle tilkoplingspunkt for strømretter-transf ormatoren og den styrbare halvlederventil er koplet minst en halvlederlikeretter med lik lederetning, hvor det uttak for denne halvlederlikeretter som vender bort fra strømrettertrans-formatoren via en kommuteringskondensator er forbundet med utta-ket på vekselstrømsiden for den styrbare halvlederventil for den til enhver tid etterfølgende brogren, og hvor det foruten kommu-ter ingskondensator en ( e) for opp- hhv. nedkommutering er anordnet en hjelpekondensator, karakterisert ved at hjelpekondensatorens (C2) første elektrode er koplet til et sentralt viklingsuttak for strømrettertransformatoren på sekundærsiden og dens andre elektrode til enhver tid via minst en ladediode (n^ 2 * nl 3^ er'koplet til strømrettertransformatorens viklingsender på sekundærsiden.

2. Brokoplingsanordning som angitt i krav 1 for to brogrener med styrbare halvledere, karakterisert ved at hjelpekondensatorens (C2) andre elektrode via to hjelpetyristorer (n2 2, n2 2) til enhver tid er koplet til kommuteringskondensatoren (C1) (fig. 1).

3. Brokoplingsanordning som angitt i krav 1 for tre brogrener med styrbare halvlederventiler, karakterisert ved at hjelpekondensatorens (C2) andre elektrode er koplet til strømrettertransformatorens viklingsender på sekundærsiden til enhver tid via en hjelpetyristor (n2 2, n2 3) som er anti-parallellkoplet til ladedioden (n-j^ 2, n-^ 3) (fig. 2) .

4. Brokoplingsanordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at en andre hjelpekondensators (C4) første elektrode er koplet til strømrettertransformatorens viklingsuttak på sekundærsiden og at den ytterligere hjelpekondensators andre elektrode til enhver tid er koplet til strømretter-transf ormatorens viklingsender på sekundærsiden via en parallellkopling av ytterligere en ladediode (n3 2, n33) med en hjelpetyristor (n42, n43), som i polaritet er motsatt rettet til den-V~" ne, hvor de likeartede halvlederelementer for parallellkoplingen som er forbundet med den andre elektrode for den ytterligere hjelpekondensator (C4) har motsatt polaritet i forhold til de likeartede halvlederelementer for parallellkoplingene som er forbundet med første hjelpekondensator (C2) (fig. 3).