DE102005047541A1

DE102005047541A1 - Verfahren zur Energiezu- und -abfuhr zu und aus einer ohmsch-induktiven Last und dabei verwendeter Gleichrichter

Info

Publication number: DE102005047541A1
Application number: DE102005047541A
Authority: DE
Inventors: Ralf Cordes; Jürgen RUPP; Gerd Dr. Griepentrog
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-05-03
Also published as: WO2007039409A9; WO2007039409A2; EP1929619A2; ATE515099T1; EP1929619B1; WO2007039409A3; US8036009B2; CN101278474A; CN101278474B; US20090290394A1; KR20080065995A; KR101312662B1

Abstract

Es soll eine Energiezufuhr in Erregerwicklungen zur Erzeugung von Magnetfeldern erfolgen. Vorzugsweise sollen dabei supraleitende Spulen aktiviert werden. Gemäß der Erfindung wird ein Übertrager für Wechselspannungen verwendet und wird über einen Gleichtrichter mit niedriger Verlustleistung die Spule angesteuert. Bei der zugehörigen Vorrichtung wird vorzugsweise ein Zweiweggleichrichter verwendet, der einen Freilaufkreis aufwendet. Damit können Verluste bei der Energiezufuhr, aber insbesondere auch bei der Energieabfuhr vermieden werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Energiezufuhr in und Energieabfuhr aus einer ohmsch-induktiven Last oder einer reinen Induktivität, die bspw. aus einem supraleitenden Leiter gebildet ist, und hierzu verwendete Stromrichterschaltungen. Die Erfindung ist insbesondere zur Ansteuerung von Erregerwicklungen elektrischer Maschinen und Feldspulen geeignet. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf eine bei diesem Verfahren verwendete Schaltungsanordnung mit einem spezifischen Gleichrichter.
Anwendungen der Erregerwicklungen sind beispielsweise in medizinischen Geräten oder auch in Synchronmaschinen zu finden. Durch Energiezu- bzw. -abfuhr zu/von der Erregerwicklung wird der Erregerstrom auf- bzw. abgebaut und damit die Stärke des Magnetfeldes beeinflusst.
Oftmals sind solche Erregerwicklungen auch aus HTS-Materialien (HTS- = „High Temperature Superconductor", sog. Hochtemperatur-Supraleiter) aufgebaut, die zur Erhaltung der Supraleitung auf einer Temperatur von < 80 K gehalten werden müssen. Zur Aufrechterhaltung dieser geringen Temperatur sind eine Wärmezufuhr von außen sowie eine Wärmeerzeugung im gekühlten Gebiet weitgehend zu vermeiden.
Die zur Er- und Entregung benötigte elektrische Leistung ist oft sehr hoch, weil der Vorgang der Er- und Entregung sehr schnell stattfinden soll, um eine hohe Regelgüte zu erreichen. Zur Vermeidung großer Verluste bei der Zu- bzw. Abführung von elektrischer Leistung zur Veränderung des Stromes durch die induktive Last kann man vorteilhafterweise eine höhere Spannung verwenden und unmittelbar vor Speisung der induktiven Last eine Spannungstransformation vornehmen.
Für eine direkte Speisung der Erregerwicklung von außen müssten wegen der großen Stromstärken im Bereich von bis zu einigen 100 A Leitungen mit entsprechendem Querschnitt verwendet werden, die deswegen auch einen guten Wärmeleiter darstellen. Stattdessen ist es für die thermische Verlustleistungsbilanz günstiger, für die Energiezufuhr vom warmen in den kalten Bereich höhere Spannungen zu verwenden und damit den Leiterquerschnitt zu reduzieren. Die Spannung muss dann im kalten Bereich durch einen Übertrager ebenfalls transformiert sowie zur Speisung der Erregerwicklung gleichgerichtet werden.
Letzteres führt speziell bei Anwendungen für supraleitende Erregerwicklungen, bei der die Energie von der Umgebungstemperatur (sog. „warmer Bereich") bis zu einer Temperatur, die die Supraleitung erlaubt (sog. „kalter Bereich") zu reduzierten Verlusten in den Durchführungen vom warmen in den kalten Bereich.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Energiezufuhr und Energieabfuhr zu einer Induktivität und insbesondere die zugehörigen technischen Mittel anzugeben. Derartige technische Mittel sind spezifisch ausgebildete Gleichrichter und Ansteuerverfahren der hierin enthaltenen Stromrichterventile.
Die Erfindung ist durch ein Verfahren mit den Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst. Eine Schaltungsanordnung mit einem spezifischen Gleichrichter als zur Durchführung des Verfahrens geeignetes technisches Mittel ist im Patentanspruch 11 angegeben. Weiterbildungen des Verfahrens und des zugehörigen Gleichrichters sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gegenstand der Erfindung ist ein spezielles Ansteuerregime für eine spezifische Gleichrichterschaltung, mit dessen Hilfe ein besonders verlustarmer Betrieb des Gleichrichters bei der Speisung von ohmsch-induktiven Lasten erzielt werden kann, indem die Kommutierung des Stromes zwischen verschiedenen Gleichrichterzweigen verlustarm geschieht. Dies bezieht sich sowohl auf die Phase der Er- und Entregung der Induktivität, in der die in der Induktivität gespeicherte magnetische Energie auf- bzw. abgebaut wird, als auch die Phase gleichbleibenden Stromflusses durch die Induktivität.
Das Verfahren ist auf alle Gleichrichterschaltungen mit mehreren Gleichrichterzweigen, insbesondere Mehr-Vollbrücken Gleichrichterschaltung, anwendbar
Optional kann ein Freilaufzweig vorgesehen sein, der den Strom durch die Induktivität übernimmt, wenn dieser nicht verändert werden muss.
Die Erfindung ist insgesamt bei allen ohmsch-induktiven Lasten, Erregereinrichtungen für elektrische Maschinen und Feldspulen zur Erzeugung von Magnetfeldern anwendbar. Vorteilhaft ist dabei, dass das Verfahren zur besonders verlustarmen Wandlung auf der der Induktivität zugewandten Sekundärseite des Spannungswandlers, wobei der Spannungswandler aus einem primärseitigen Wechselrichter, einem Übertrager und einem sekundärseitigen Gleichrichter besteht. Der Spannungswandler kann in zwei Quadranten betrieben werden, um bei gleichbleibender sekundärseitiger Stromrichtung eine Ent- und Erregung der Induktivität zu erreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft bei der Speisung von HTS-Erregerwicklungen einsetzbar. Aber auch für andere Wicklungen von elektrischen Maschinen ist die Erfindung anwendbar.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit spezifischem Gleichrichter bestehen die Stromrichterventile aus Leistungshalbleitern. Als Leistungshalbleiter werden vorteilhafterweise MOSFETs eingesetzt, weil diese keinen pn-Übergang mit der damit verbundenen Flussspannung U_AK und den hierdurch erzeugten Verlusten aufweisen. Vorzugsweise wird ein Stromrichterventil jeweils durch zwei antiseriell geschaltete MOSFETs gebildet, um eine Sperrspannung mit positiver und nega tiver Polarität aufbauen zu können, da ein einzelner MOSFET durch die intrinsisch enthaltene Diode keine Sperrwirkung in Rückwärtsrichtung aufweist.
Alternativ können als Leistungshalbleiter auch Thyristoren, IGBT's, GTO's oder IGCT's eingesetzt werden.
Bei der angegebenen Problemlösung kann neben dem Übertrager und dem Gleichrichter weiterhin optional ein Freilaufzweig parallel zur Erregerwicklung verwendet werden. Über diesen Freilaufzweig kann vorteilhafterweise der Strom geführt werden, wenn dessen Höhe nicht verändert werden muss. Der Strom kann also in diesem Fall auf kurzem Weg über ein niederohmiges Stromrichterventil geführt werden, ohne das der Strom über die Wicklungen des Übertragers fließen muss.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den weiteren Patentansprüchen. Es zeigen die
1 einen Zweiweggleichrichter in Mittelpunktschaltung mit Freilaufzweig, wobei die einzelnen Schaltelemente durch MOSFETs gebildet sind, die von einem Mikroprozessor angesteuert werden.
2 Verlauf der Signale in Bezug zur Primärspannung U_P bei Erregung der Induktivität nach dem Stand der Technik sowie zugehörige Ansteuerung der Stromrichterventile.
3 Verlauf der Signale in Bezug zur Primärspannung U_P bei Entregung der Induktivität nach dem Stand der Technik sowie zugehörige Ansteuerung der Stromrichterventile.
4 Verlauf der Signale in Bezug zur Primärspannung U_P bei Erregung der Induktivität bei verbesserter Ansteuerung der Stromrichterventile.
5 Verlauf der Signale in Bezug zur Primärspannung U_P bei Entregung der Induktivität bei verbesserter Ansteuerung der Stromrichterventile.
Bei der nachfolgenden Beschreibung insbesondere von 1 wird von einem Übertrager 50 entsprechend einer parallelen deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit gleicher Anmeldepriorität ausgegangen. Zur Offenbarung der dem Übertrager vorgeschalteten Einheiten wird u.a. auf diese parallele Anmeldung verwiesen.
In 1 ist ein Transformator 3 mit Primärseite 31 und Sekundärseite 32 dargestellt. Der Transformator 3 wird primärseitig von einer Primärspannung U_P geeigneter Frequenz angesteuert, wobei Spannungsquelle und Wechselrichter nicht im Einzelnen dargestellt sind.
Die sekundärseitige Gleichrichteranordnung gemäß 1 wird von einem Mikroprozessor 50 nach einem Ablaufprogramm gesteuert. Das Ablaufprogramm realisiert ein bestimmtes Ansteuerregime und wird anhand der 2 bis 5 weiter unten im Einzelnen beschrieben.
In der 1 sind weiterhin die elektrotechnischen Symbole der einzelnen Elemente eingetragen. Dabei bedeuten:

T:: Stromrichtertrafo mit sekundärseitiger Mittelanzapfung
L:: anzusteuernde ohmsch-induktive Last bzw. Induktivität
V1:: Stromrichterventil im oberen Zweig
V2:: Stromrichterventil im unteren Zweig
V3:: Stromrichterventil im Freilaufzweig V1a, V1b, V2a, V2b, V3a, V3b: MOSFETs als Leistungshalbleiter einschließlich intrinsisch vorhandener Bodydiode
I₁:: Strom im oberen Zweig
I₂:: Strom im unteren Zweig
I_L:: Strom durch die Induktivität
U_P:: primärseitige Spannung am Stromrichtertrafo
U_S:: sekundärseitige Spannung am Stromrichtertrafo je Wicklung – entspricht ü·U_P
U_V1:: die Spannung über dem oberen Stromrichterventil
U_V2:: die Spannung über dem unteren Stromrichterventil
U_L:: die Spannung über der Induktivität/dem Freilaufkreis.

In 1 bedeuten weiterhin 6 und 6' die Sekundärspulen des Stromrichtertrafos 5 und 10 die zu erregende Induktivität L. Dem Stromrichtertrafo 5 sind zwei Stromrichterventile V1 und V2, jeweils bestehend aus den antiseriell verschalteten MOS-FETs V1a und V1b sowie V2a und V2b sekundärseitig zugeordnet. Weiterhin ist ein Stromrichterventil V3 bestehend aus den antiseriell verschalteten MOSFETs V3a und V3b für einen Freilaufzweig vorhanden.
Die einzelnen durch a und b unterschiedenen MOSFETs sind jeweils antiseriell gegeneinander geschaltet. Jeder MOSFET enthält prinzipbedingt eine intrinsische Bodydiode, die ebenfalls in 1 dargestellt ist. Alternativ können extra Dioden außerhalb der MOSFETs vorgesehen sein, um die intrinsischen Bodydioden zu entlasten.
Statt der in 1 gezeigten Zweipuls-Gleichrichterschaltung mit Mittelanzapfung kann jede andere Gleichrichterschaltung mit mehreren Gleichrichterzweigen, insbesondere Mehr-Vollbrücken Gleichrichterschaltungen, verwendet werden.
In den 2 bis 5 ist jeweils auf der Abszisse die Zeit und sind wechselweise auf der zugehörigen Ordinate die folgenden Größen aufgetragen:

U_P:: primärseitige Spannung am Stromrichtertrafo
U_V1:: Spannung über dem oberen Stromrichterventil
U_V2:: Spannung über dem unteren Stromrichterventil
U_L:: Spannung über der Induktivität L/dem Freilaufkreis
I₁:: Strom im oberen Stromrichterventil
I₂:: Strom im unteren Stromrichterventil

Es ergeben sich in 2 die Graphen 21 bis 26, in 3 die Graphen 31 bis 36, in 4 die Graphen 41 bis 42 und in 5 die Graphen 51 bis 55.
Hierbei zeigen die 2 und 3 zunächst den Betrieb des Zweipulsgleichrichters entsprechend dem Stand der Technik sowie die 4 und 5 den verbesserten Betrieb des Zweipulsgleichrichters mit reduzierter Verlustleistung infolge verbesserter Kommutierung des Stromes.
In den 2 und 3 sind signifikante Zeitpunkte t_x bei der Kommutierung nach dem Stand der Technik wie folgt eingetragen:

t1, t4:: Polaritätswechsel der primärseitigen Übertragerspannung
t2:: Einschalten der Leistungshalbleiter V1a und V1b sowie Ausschalten von V2a und V2b
t3, t6:: Beendigung der Stromkommutierung
t5:: Einschalten der Leistungshalbleiter V2a und V2b sowie Ausschalten von V1a und V1b.

Bei dem beschriebenen Aufbau und der Ansteuerung des Gleichrichters gemäß 1 ist wesentlich, dass die Energieverluste während der Kommutierung des Stromes zwischen den Stromrichterventilen reduziert werden.
Durch einen Freilaufzweig parallel zur Erregerwicklung kann der Strom geführt bzw. kurzgeschlossen werden, wenn dessen Höhe nicht verändert werden muss. Damit muss der Strom nicht über die zwangsläufig höheren ohmschen Wicklungswiderstände des Übertragers geführt werden sondern kann auf kurzem Weg über das niederohmige Stromrichterventil V3 geführt werden. Außerdem entfallen die Ummagnetisierungsverluste im Übertrager, da die Spannung während der Freilaufphase abgeschaltet werden kann.
Im stationären Zustand, bei dem weder Auf- noch Abbau des Erregerstromes erfolgt, muss die Erregereinrichtung bei Ansteu erung supraleitender Induktivitäten somit nur gelegentlich zum Ausgleich der Restverluste aktiviert werden, während der meisten Zeit ist der verlustarme Freilaufzweig aktiv.
Eine wesentliche Ursache für die Verluste beim Gleichrichter liegt im Kommutierungsvorgang von einem Stromrichterzweig bzw. Stromrichterventil auf den anderen Stromrichterzweig bzw. Stromrichterventil. Z. B. muss beim Gleichrichter nach 1 der Strom vom Stromrichterventil V1 auf das Stromrichterventil V2 – und dementsprechend auch zurück – kommutiert werden.
Bei einer Ansteuerung der Ventile nach dem Stand der Technik werden hierzu die beiden MOSFETs V2a/V2b gemeinsam ein- und gleichzeitig oder unmittelbar darauf die beiden MOSFETs V1a/V1b gemeinsam ausgeschalten, Zeitpunkte t2 bzw. t5 in den 2 und 3. Der Strom, der durch die Erregerwicklung L weiter getrieben wird, kann jedoch nicht unendlich schnell von einem Stromrichterventil des Gleichrichters auf das andere kommutieren, weil die magnetische Energie in den Streuinduktivitäten der stromdurchflossenen Wicklungen des Übertragers erst ab- bzw. aufgebaut werden muss. Dies geschieht bei der genannten Art der Ventilsteuerung nach dem Stand der Technik dadurch, dass das Stromrichterventil des abzukommutierenden Zweiges (d.h. des Zweiges, der vom Strom verlassen wird) ab dem Zeitpunkt t2 bzw. t5 eine Sperrspannung aufbaut, die im wesentlichen der Drain-Source-Durchbruchspannung U_(BR)DSS des im Stromrichterventil eingesetzten MOSFETs V1a (V2a) entspricht. Diese Spannung ruft einen Abfall des Stroms im abzukommutierenden Zweig und einen Anstieg des Stroms im übernehmenden Zweig hervor, wobei die Summe beider Ströme immer dem Strom I_L durch die Induktivität L entspricht. Für die Zeit der Kommutierung bis zum Zeitpunkt t3 bzw. t6 ist dies mit hohen Verlusten im Stromrichterventil des abzukommutierenden Zweiges, insbesondere den MOSFETs V1a bzw. V2a, verbunden, wie aus der erhöhten Spannung über den Stromrichterventilen erkennbar ist.
Letzteres bedeutet, dass die in den Streuinduktivitäten gespeicherte Energie beim herkömmlichen Ansteuerverfahren bei jedem Kommutierungsvorgang in den Stromrichterventilen in Wärme umgesetzt wird. Neben der unerwünschten Wärmeeinbringung wird das Ventil damit in einem kritischen Betriebspunkt eingesetzt, was sich negativ auf die Zuverlässigkeit auswirkt.
Eine verbesserte Möglichkeit besteht darin, die beiden Stromrichterventile V1 und V2 für eine gewisse Zeit gemeinsam einzuschalten und damit einen Kurzschlussstromkreis aufzubauen. Wenn dies zu einem Zeitpunkt geschieht, wenn die primärseitige und damit sekundärseitige Spannung des Stromrichtertrafos so gerichtet ist, dass der Strom I₁ ab- und der Strom I₂ aufgebaut wird, dann wird sich der Strom I₁ reduzieren und der Strom I₂ erhöhen, wobei dies allein durch die sekundärseitige Spannung bewirkt wird. Das Ventil V1 muss nun exakt im Stromnulldurchgang von I₁ abgeschaltet werden.
Geschieht die Abschaltung zu früh, dann bleibt in den unvermeidbaren Streuinduktivitäten des Übertragers eine magnetische Restenergie gespeichert, die wiederum über die Drain-Source-Durchbruchspannung U_(BR)DSS abgebaut werden muss → siehe oben.
Geschieht die Abschaltung zu spät, wird der Strom I₁ nach seinem Nulldurchgang negativ werden und der Strom I₂ über den Strom I_L hinaus ansteigen. Die Abschaltung des negativen I₂ geschieht wiederum über die Source-Durchbruchspannung U_(BR)DSS.
In beiden Fällen führt das plötzliche Abschalten zu hohen Spannungsspitzen und damit verbunden zu hohen Verlustleistungen.
Da die Kommutierungszeit von der Höhe des zu kommutierenden Stromes durch die Induktivität abhängig ist, kann die Zeitdifferenz zwischen Einschalten von V2 und Abschalten von V1 nicht konstant gehalten werden, so dass eine reine Zeitsteue rung ausscheidet. Eine Detektion des Strom-Nulldurchgangs ist demgegenüber aufwändig und fehleranfällig.
Wesentlich ist nun, dass die beiden MOSFETs des Stromrichterventils nicht gemeinsam angesteuert werden, sondern getrennt derart, dass zunächst nur der MOSFET V1b abgeschaltet wird. Durch die intrinsische MOSFET-Diode oder auch eine zusätzlich vorgesehene, parallel geschaltete Diode wirkt damit das Stromrichterventil V1 als Freilaufventil über den noch eingeschalteten MOSFET V1a und die Diode von V1b. Gleichzeitig werden die beiden MOSFETs V2a/V2b gemeinsam eingeschalten. Geschieht dies zu einem Zeitpunkt, zu dem die Spannung an den Sekundärwicklungen des Übertragers so gerichtet ist, dass der Strom I₁ ab- und der Strom I₂ aufgebaut wird (siehe oben), so wird die Kommutierung durch die vom Übertrager zur Verfügung gestellte Spannung forciert.
Nach dem Abbau des Stromes I₁ in der Kommutierungsphase wird der Strom I₁ im Stromrichterventil V1 durch die Diode von V1b automatisch im Nulldurchgang unterbrochen, so dass durch die vom Übertrager gelieferte Spannung kein Rückstrom angetrieben werden kann. Verluste werden damit lediglich durch die Durchlassspannung U_AK der Diode verursacht. Nach Abklingen des Stromes I₁ auf Null wird auch der zweite Leistungshalbleiter V1a abgeschaltet. Dieses Abschalten von V1a ist nicht unmittelbar an den Nulldurchgang von I1 gekoppelt, sondern kann mit einem gewissen Abstand danach erfolgen. Dieser Abstand ist so bemessen, dass der maximale Erregerstrom kommutiert werden kann. Allerdings muss das Abschalten von V1a erfolgen bevor die Spannung an den Sekundärwicklungen des Übertragers ihre Polarität wechselt.
Die Signalverläufe des verbesserten Verfahrens sind in 4 für die Erregung und in 5 für die Entregung gezeigt. Hierin sind signifikante Zeitpunkte t_x wie folgt eingetragen:

t1, t4:: Polaritätswechsel der primärseitigen Übertragerspannung
t2:: Einschalten der Leistungshalbleiter V1a und V1b so wie Ausschalten von V2b
t3, t6:: Beendigung der Stromkommutierung
t2':: Ausschalten von V2a
t5:: Einschalten der Leistungshalbleiter V2a und V2b sowie Ausschalten von V1b
t5':: Ausschalten von V1a

Ob ein Betrieb der Schaltung in Er- oder Entregung vorliegt, entscheidet sich durch die Lage der die Stromkommutierung kennzeichnenden Zeitpunkte t2, t2', t3, t5, t5' und t6 bezüglich der Zeitpunkte des Polaritätswechsel t1 bzw. t4 der primärseitigen Übertragerspannung.
Es wird deutlich, dass beim Kommutierungsvorgang durch exaktes Abschalten im Nulldurchgang der Diode des Ventils V1b ein Energieverlust vermieden wird.
Die diesbezügliche Stromkommutierung von einem der Stromrichterventile V1 oder V2 in den Freilaufzweig, verkörpert durch das Stromrichterventil V3, geschieht analog.

Claims

Verfahren zur Energiezufuhr und Energieabfuhr von und zu ohmsch-induktiven Verbrauchern, insbesondere Induktivitäten, die der Erzeugung von Magnetfeldern dienen, wobei die zur Er- und Entregung notwendige elektrische Leistung zur Reduzierung von thermischen Verlusten mit höherer Spannung zugeführt wird, mit folgenden Maßnahmen: – Es wird ein Spannungswandler, bestehend aus einem Übertrager und einem Gleichrichter, verwendet, – über den Gleichrichter mit niedriger Verlustleistung wird die Induktivität gespeist, wobei zur Realisierung der Funktion des Gleichrichters Stromrichterventile verwendet werden, – die Ansteuerung der Stromrichterventile erfolgt derart, dass die Kommutierungsverluste auf der Sekundärseite gering gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Stromrichterventile derart erfolgt, dass die Kommutierung des Stromes ausschließlich durch die sekundärseitige Spannung des Übertragers bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleichrichter ein Mehrweggleichrichter mit mehreren Gleichrichterzweigen verwendet wird, zwischen denen der Strom kommutiert werden muss.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gleichrichterzweigen jeweils Stromrichterventile eingesetzt werden, die aus zwei antiseriell geschalteten Leistungshalbleiter bestehen, wobei die Leistungshalbleiter keine Sperrwirkung in Rückwärtsrichtung aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromrichterventile während der Kommutierung des Stromes verzögert eingeschaltet werden, wodurch die Verlustleistung in den Stromrichterventilen reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromrichterventile in verschiedenen Gleichrichterzweigen in bestimmten Zeitabschnitten gleichzeitig eingeschaltet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zweiweggleichrichter mit Mittelanzapfung mit zwei Stromrichterventilen verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Gleichrichter ein Freilaufkreis verwendet wird, der den Strom nach Abschaltung des Gleichrichters und des Übertragers übernehmen kann, wobei die Kommutierung des Stromes in den Freilaufkreis entsprechend der Kommutierung zwischen verschiedenen Gleichrichterzweigen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet in der Anwendung bei supraleitenden Spulen.
Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 10 gekennzeichnet durch einen Gleichrichter mit wenigstens zwei antiseriell geschalteten Stromrichterventilen mit fehlender Sperrwirkung in Rückwärtsrichtung je Gleichrichterzweig, wobei der Gleichrichter durch eine spezifische Ansteuerung der Stromrichterventile eine reduzierte Verlustleistung aufweist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter aus einer Zweispuls-Gleichrichterschaltung mit Mittelpunktanzapfung besteht.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter aus einer Mehr-Vollbrücken Gleichrichterschaltung besteht.
Anordnung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in jedem Stromrichterventil enthaltenen Leistungshalbleiter MOSFETs ( ) mit intrinsisch enthaltener oder zusätzlich parallel geschalteter Diode (8) sind zum Ausschluss der Sperrwirkung in Rückwärtsrichtung.
Anordnung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in jedem Stromrichterventil enthaltenen Leistungshalbleiter Thyristoren, IGBT's, GTO's oder IGCT's sind, wobei gegebenenfalls mit zusätzlich parallel geschalteten Dioden eine Sperrwirkung in Rückwärtsrichtung ausgeschlossen wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Gleichrichterzweigen ein Freilaufkreis vorhanden ist, der bei Abschaltung des Übertragers und des Gleichrichters den Strom übernehmen kann.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikroprozessor 50 zur Steuerung der Stromrichterventile nach vorgegebenem Programm vorhanden ist.