SE436238B - Likriktaranleggning med minst tva seriekopplade likriktarbryggor - Google Patents

Description

10 40 7812920-“2 2 träder vid realiserandet av uppfinningsarrangemanget. 7 Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar. Där visar fig. 1 kopplingsschemat för en första utföringsform av likriktaranläggningen enligt uppfinningen,> fig. 2 spännings- och strömförløpp för klargörande av verknings- sättet för anläggningen enligt fig. 1, fig. 3 kopplíngsschemat 1<°PP~ lingsschemat för en experimentkrets med en likriktaranläggning för en andra utföringsform av likriktaranläggningen, enligt uppfinningen och fíg. 5 ett diagram för åskådliggörande av storleken av ekvivalenta störströmmar, uppmätta medelst expe- rimentkretsen i fig. 4. 2 Fig. 1 visar kopplingsschemat för en första utföringsform av uppfinningen. Det i figuren visade likríktarsystemet är så upp- byggt, att varje likriktarkrets är uppdelad i flera styrda lik- riktarbryggor 311 och 321, resp. 312 och 322. I överensstämmelse härmed är även den med varje likriktarkrets förbundna sekundär- lindningen uppdelad i flera delar, så att en första och en andra likriktarkrets befinner sig på den vänstra resp. högra sidan av transformatorns 2 primärlindning 200. I den första likriktarkret- sen är de seriekopplade likriktarbryggorna 311 och 321 på sin likströmssida anslutna till en likströmkrets med en glättnings- ”reaktor 41 och en likströmsmotor 51. Vidare är växelströmsklämmor- na på likriktarbryggorna 311 och 321 förbundna med tillhörande sekundärlindningar 211 resp. 221. I den andra likriktarkretsen är de styrda likriktarbryggorna 312 och 322 seriekopplade med var- andra och på sin likströmssida anslutna till en likströmskrets med en glättningsreaktor 42 och en likströmsmotor 52. Respektive växelströmsklämmor på de båda likriktarbryggorna 312 och 322 är förbundna med tillhörande sekundärlindningar 212 resp. 322. Pri- märlindningen 200 är ansluten till en ej visad växelströmskälla.

Fasstyrning i en sådan kretskoppling sker vanligen på så sätt, att faslägena för de båda styrda likriktarna i varje likrik- tarkrets styrs en i taget. Exempelvis styrs först den styrda lik- riktarbryggan 311 och därefter likriktarbryggan 321 vid upphöran- det av styrningen av líkriktarbryggan 311. Vidare styrs i den andra likriktarkretsen först likríktarbryggan 322 och därefter likriktarbryggan 312 vid upphörandet av styrningen av likriktaren 322. värde än sekundärlindningens 212 reaktans, liksom sekundärlind- I detta fall har sekundärlindníngens 211 reaktans ett annat ningens 221 reaktans skiljer sig från sekundärlindningens 222 40 (A 78112920-2 reaktans. Ovannämnda båda skillnader i reaktans medför olika kom- muteringstidpunkter för de båda likriktarkretsarna, varigenom över- tonskomponenterna i strömmen genom strömkällan reduceras.

Exempelvis i det fall, att två (vänster och höger) likriktar- kretsar tillsammans matar en enda belastning, är det önskvärt att likriktarkretsarna avger lika stor uteffekt. I sådant fall är att rekommendera att de båda likriktarkretsarna totalt ges samma inre reaktans men får olika reaktanskarakteristikor. Detta innebär att i fig. 1 de mot varandra vettande vänstra och högra sekundärlind- ningarna är ntförda med lika inre reaktans, medan de övre och und- re sekundärlindningarna har olika inre reaktans. Närmare bestämt är sekundärlindningens 211 inre reaktans gjord lika stor som se- kundärlindningens 212 reaktans, liksom sekundärlindningens 221 inre reaktans lika stor som sekundärlindningens 222 reaktans, me- dan sekundärlindningens 211 inre reaktans har annat värde än se- kundärlindningens 221 reaktans. Om likriktarbryggorna 311 och 321 styrs i nämnd ordning i den vänstra likriktarkretsen, och lik- riktarbryggorna 322 och 312 styrs i nämnd ordning i den högra lik- riktarkretsen, blir de båda sekundärlindningar, som är förbundna med tvâ likriktarbryggor, vilka samtidigt styrs, olika beträffande sina inre reaktanser. Således skiljer sig den vänstra och den högra likriktarkretsen från varandra beträffande kommuteringsti- den, varigenom den fördelen erhålls, att övertonskomponenterna i matarströmmen kan reduceras.

Pig. 2 visar verkníngssättet för det ovan beskrivna krets- arrangemanget i det fall primär- och sekundärströmmarna är sådana, att båda de styrda likriktarbryggorna 311 och 322 avger maxi- mala utspänningar, och de styrda likriktarbryggorna 321 och 312 avger godtyckliga utspänningar. I figuren anger i111 elektrisk ström på likriktarbryggans 311 växelströmssida, i112 elektrisk ulrñm på lilríllnrhryggflnfi 371 vüxelsïrömssidu, i1¿1 elektrisk ström på likriktarbryggans 322 växelströmssida, i122 elektrisk ström på likriktarbryggans 312 växelströmssida, í1 den elektriska ström, som passerar genom transformatorns 2 primärlindníng ZOO, samt v betar de båda likriktarbryggorna 311 och 322 med samma tändvinkel den pälagda växelspänningen. Såsom framgår av figuren ar- lika med noll och avger maximal spänning. Härvid åstadkommes en förskjutning ¿lt1 mellan de tidpunkter, när respektive kommute- ring upphör. Under tiden är likriktarbryggorna 321 och 312 under 'styrning, och en förskjutning (Ät, åstadkommes relativt tidpunk- ten för upphörandet av kommuteringen för att härigenom kompensera 40 7812920-2 i 24 förskjutningen -¿§t1. Detta resulterar i att uteffekten från den vänstra likriktarkretsen och uteffekten från den högra likriktar- kretsen utjämnar varandra. På grund av detta uppträder skillnader i kommuteringens överlappningsvínklar och mellan tändvinklarna, varigenom övertonskomponenter i primärströmmen kan reduceras.

Pig. 3 visar kopplingsschemat för en andra utföringsform av likriktaranläggníngen. Denna utföringsform är en modifikation av den i fig. 1 visade utföringsformen, i det att sekundärlindníngar- na 211 och 212 i fig. 1 210, ech även sekundärlindningarna 221 och 222 är kombinerade till är kombinerade till en enda, nämligen 7 en enda, nämligen 220. Sålunda är likríktarbryggornas 311 och 312 våxelströmsklämmor förbundna med den gemensamma sekundärlindningen 210, och likriktarbryggornas 321 och 322 växelströmsklämmor är förbundna med den gemensamma sekundärlindningen 220. Den återstå- ende kretskopplingen är densamma som den i fig. 1 visade¿ Om vid ett sådant utförande av kopplingen likriktarbryggorna 311 och 321 i den vänstra likriktarkretsen samt likriktarbryggorna 322 och 312 i den högra likriktarkretsen styrs i nämnda ordníngsföljd, kan anläggningen vid behov så styras, att de båda sekundärlind- ningar, som är förbundna med samtidigt styrda likriktarbryggor, får inbördes olika inre reaktans, varför ovannämnda fördel erhålls även i detta fall.

Fig. 4 visar kopplingsschemat för en experimentkrets, som är ägnad att bekräfta fördelarna med uppfinningen, och även kan an- vändas som ytterligare utföringsform av denna. I experimentkretsen ingår två separat arbetande transformatorer 21 och 22, vilka är *parallellkopplade och på primärsidan anslutna till en växelströms- källa, och vilka på sekundärsídan är förbundna med separata, styr- da likriktarkretsar. I experimentkretsen har transformatorn 21 sekundärlindníngar 211 och 2120 - 2160, medan transformatorn 22 har sekundärlindníngar 221 och 2220 - 2260. Till den med transfor- matorn 21 förbundna likriktarkretsen hör en seriekoppling av en styrd likriktarbrygga 311, ostyrda likriktarbryggor 3120 - 3160, en glättningsreaktor 41, ett motstånd 81 och en likströmsmotor 5.

Till den med transformatorn 22 förbundna likriktarkretsen hör en seriekoppling av en styrd likriktarbrygga 321, ostyrda likriktar- bryggor 3220 - 3260, en glättningsreaktor 42, ett motstånd 82 och likströmsmotorn 5. Likströmsmotorn 5 är gemensam för de båda lik- riktarkretsarna. Eftersom emellertid motorns 5 inre motstånd är avsevärt lägre än resistansen hos vartdera av motstånden 81 och f, p 7812920-2 82, kan man anse att motorns 5 klämspänning är oberoende av stor- leken av den genom motorn 5 passerande strömmen. Sålunda kan man även anse, att de båda likriktarkretsarna har var sin likströms- krets och tillsammans matar en belastning. Med 9 är en belastning betecknad, som drivs av likströmsmotorn 5. Såsom visas i figuren är de ostyrda likriktarbryggorna 3120 - 3160 och 3220 - 3260 kopp-" lade till transformatorerna 21 och 22 via strömställare S12 - S16 resp. S22 - S26. Strömställarna används enligt följande.

Sålunda skall en drift beskrivas, där man successivt ökar ut- effekten från likströmsmotorn 5 från noll i den första likriktar- kretsen. Först hålls samtliga strömställare S12 ~ S16 Öppna, 0Ch den styrda likriktarbryggan 311 drivs med fasstyrning,under hål- lande av likströmmen på ett önskat konstant värde; för ökning av utspänningen från likriktarbryggan 311. Så snart denna utspänning uppnår maximivärdet, sluts strömställaren S12,.och styrsignalen för den styrda likriktarhryggan §11 avlägsnas. Härigenom kommer utspänníngen från likriktarbryggan S120 att uppnå sitt maximívärde, medan utspänníngen från den styrda likriktarbryggan 311 återgår till noll. Om spänningen över sekundärlindningen 211 görs lika stor som spänningen över sekundärlindningen 2120, sker en övertagning eller växling av uteffekten mellan likriktarbryggan 3120 och den styrda likriktarbryggan 311. Efter denna växling styrs återigen likriktar- bryggan 311, och när dennas utspänning uppnår maximivärdet, sker nästa växling. Härvid sluts strömställaren S13, så att utspänningen från likriktarbryggan 3130 uppnår sitt maximivärde, och strömstäl- laren S12 öppnas, varvid styrsignalen för likriktarbryggan 311 av- lägnas, så att respektive utspänningar från likriktarbryggan 3120 och den styrda likriktarbryggan 311 båda återgår till noll. I det fall spänningen över sekundärlíndningen 2150 görs dubbelt så stor som spänningen över sekundärlindningen 211 eller 2120, övertas de spänningar, som uttagits från den styrda likriktarbryggan 311 och likriktarbryggan 3120, av utspänningen från likriktarbryggan 3130.

Därefter sluts strömställarna S14, S15 och S16 i tur och ordning, samtidigt som utspänningarna från likríktarbryggorna 311 och 3120 ggupprepat styrs. Om spänningen över vardera av sekundärlindníngarna 2140, 2150 och 2160 görs dubbelt så stor som spänningen över se- kundärlindningen 211 eller 2120, sker växlingen nio gånger, medan likriktarbryggan 311 undergår fasstyrning tio gånger. Vidare drivs Ilikriktarbryggorna 321 och 3220 - 3260 och strömställarna S22-S26, 40under uppehàllande av nämnda spänníngsförhållanden i sekundärlind- 7812920-2 -e ningarna 221 och 2220-2260 i den andra likriktarkretsen, på samma sätt som vid den första likriktarkretsen, liksom fasstyrningen upp- repas tio gånger även i den andra likriktarkretsen. Vid kretsarran- gemanget enligt fig. 4 uppvisar de båda likriktarkretsarna, vilka blott har var sin styrd likriktarbrygga, samma funktion_och förde- :of 40 lar som två likriktarkretsar med vardera tio styrda likriktarbryg-" gor, vartill kommer att de erfordrade resultaten kan erhållas genom enkelt experimenterande. Vid arrangemanget enligt fig. 4 skiljer sig transformatorerna 21 och 22 från varandra beträffande reak- tansen, sett från respektive två sekundärlíndningar, nämligen följande par: 211 och 221, 2120 och 2220, 2130 och 2230, etc.

Vid det ovan beskrivna kretsutförandet, där växelströmskäl- lan avger en spänning på 200 V, uppträder en spänning på 71 V över var och en av sekundärlindningarna 211, 2120, 221 och 2220, samt en spänning på 142 V över var och en av sekundärlindningarna 2130 - 2160 och 2230 - 2260; härvid utfördes ett experiment, som gav en konstantströmstyrning på 15 A för varje likriktarkrets vid drift av en belastning på 375 kW.

Pig. 5 visar uppmätta värden på den ekvivalenta störström JP, som ingår i primärströmmen, vilken passerar genom primärlind- ningen på transformatorn i ovanstående experiment. I figuren an- ger markeringen utmed abskissan att styrvinkeln ändras tio gånger, nämligen varje gång från 180° till 00 i riktning från vänster till höger. Vidare visar kurvorna A eller B de uppmätta värdena på den ekvivalenta störströmmen J i det fall, att enbart den första resp. den andra likriktarkretsen drivs. Kurvan C anger hälften av varje uppmätt värde (eller värdet per likriktarkrets] på ekviva- lent störström J i det fall, att den första och den andra likrik- tarkretsen drivs samtidigt. Ur dessa kurvor kan följande utläsas: (1) När vardera likriktarkretsen drivs för sig, ökas den ekviva- E2) Den lenta störströmmen Jp under loppet av en fasstyrning. är, såsom framgår av kurvorna A och B, ekvivalenta störströmmen J olika för de båda likriktarkretsarna, eftersom reaktansen i trans- formatorlindningen är olika för de båda likriktarkretsarna. (3) När de båda likriktarkretsarna drivs samtidigt, blir ökningen av den ekvivalenta störströmmen J liten, och totalt hålls den ekvivalenta störströmmen på låg nivå i jämförelse med enkeldrift av vardera likriktarkretsen.

I den i fig. 4 visade kretsen kan strömställarna S12 - S16 och S22 - S26 ersättas med elektroniska strömställare. Exempel- 7 7812920-2 vis ersätts samtliga ostyrda likriktarbryggor med styrda bryggor som är uppbyggda på samma sätt som de styrda líkríktarbryggorna s 311 och 321, och de i dessa ingående tyfístorerna styrs till och från. -_..-...-_~~

Claims (4)

7812920-2 8 Patentkrav

1. Likriktaranläggníng med minst två seriekopplade likriktar- bryggor (311, 321), förbundna med var sin sekundärlindning (211, 221) på en transformatoranordning (2), varvid åtminstone den ena likriktarbryggan är styrbar, k ä n n e t e c k n a d av att minst två likriktarkretsar är anordnade, som vardera bildas av minst två likriktarbryggor (311, 321; 312, 322), och att sekundär- lindningarna (211, 222; 212, 221) för de samtidigt styrda likrik- tarbryggorna (311, 322; 312, 321) har olika stora effektiva reak- tanser. 1 '

2. Anläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att respektive sekundärlindningar för ej samtidigt styrda likrik- tarbryggor (311, 312; 321, 322) är sammanslagna till en enda se- kundärlindning (210; 220).

(3. Anläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att transformatoranordningen består av två transformatorer (21, 22) till vars respektive sekundärlindningar (211, 2120, 2130, 2140, 2150, 2160; 221, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260) en likriktar- krets (311, 3120, 3130, 3140, 3150, 3160; 321, 3220, 3230, 3240, 3250, 3260) är ansluten. _ ' 7

4. Anläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att respektive summor av reaktanserna hos sekundärlíndningarna (211, 221; 212, 222) för likriktarkretsarna (311, 321; 312, 322) är lika stora.