DE1613513A1 - Gleichrichteranordnung mit Halbleiterelementen - Google Patents

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri <5b Cie., Baden (Schweiz) Gleichrichteranordnung mit Halbleiterelementen

Die Erfindung betrifft eine GIeichrleiteranordnung mit Halbleiterelementen, welche aus einem Drehstromnetz gespeist ist. amd mit vormagnetisierten Transduktorregeldrosselspulen zur Spannungsregelung, wobei Kondensatoren zur Ableitung von Ueberspannungen, welche durch den Trägers tauEffekt entstehen, verwendet werden.

Zur Regelung der Gleichspannung wird bei Halbleiteranlagen mit ungesteuerten Elementen für die Grobregelung im allgemeinen ein Stufenschalter am Transformator verwendet, der die Sekundärspannung stufenweise umschaltet, und für die Peinregelung werden Lelstungstransduktoren verwendet. Di-· se werden durch eine Vormagnetisierung gesteuert, derart, dass sie ähnlich wie bei der Gittersteuerung von Gleichrichtern von einem bestimmten Punkt der Periode an die Burchlassrich.-turc für den Gleichrichter freigeben und damit die Aussteuerr

jung' u0$ Halbleiters verändern. Die Vormagnetisierung erfolgt 009837/0997

durch Wechselstrom über eine veränderliche Regulierungswicklung, welche ebenfalls vom Haupttransformator gespeist wird, wenn die sogenannte Dreidrosselschaltung angewendet wird, sonst mit Gleichstrom.

Bei der Dreidrosselschaltung können beide Richtungen des Stromes in Jeder Drosselspule ausgenützt werden, sodass nur drei Drosselspulen für sechs Gleichrichteraeige verwendet zu werden brauchen. Die Drosselspulen werden dann in die Ableitungen vom Transformator eingebaut.

Die Wirkungsweise dieser Drosselspulen ist in der Pig.l und 2 für den Pail der Dreidrosselschaltung dargestellt. Die FIg-I zeigt im oberen Teil den Verlauf des StromesJ^in der Transduktordrossel für eine Phase. Im unteren Teil ist die Spannung u*_Dr an der Drosselspule dargestellt. In der Fig.2 ist die Magnetisierungskurve gezeigt. Solange die Transduktordrossel Strom führt, fliesst der Strom I-,· An der Stelle 1 erlischt der Strom bis auf einen Rest, der die Rückmagnetisierung bis zur Stelle 2 besorgt, wobei die Magnetisierungskurve von 1 nach 2 durchwandert wird. An der Stelle 3 setzt die Steuerung ein. Zwischen 3 und 4 wird die Transduktordrossel in entgegengesetzter Weise magnetisiert, bis sie am Punkt 4 den Stromfluss freigibt. Der Steuerwinkel liegt in diesem Falle zwischen den Punkten J5 und Bei gtösstem Steuerwinkel würde der Punkt 2 mit dem Punkt zusammenfallen.

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Diese Form der Steuerung des Halbleiters ist aber idealisiert angenommen. Sie kann nicht erreicht werden, da in . der Regel Kondensatoren parallel zum Halbleiterelement liegen. Diese Kondensatoren sind notwendig, um die durch den Trägerstaueffekt bedingten tfeberspannungen von den Dioden abzuhalten. Beim unterbrechen des Stromes tritt nun infolge der an der Diode liegenden Sperrspannung ein Ladestromstoss in den Kondensatoren auf. Dieser Stromstoss schllesst steh über die iEransduktordrosseln in entgegen-.. gesetzter Richtung wie der vorher durch sie hindurehgeflossene Gleiehrlehterstrom. Dadurch tritt eine zusätzliche Rückmagnetisierung ein, welche den Nachteil hat,, dass der gewünschte-Regelbereich verkürzt wird. Man erkennt aus der unteren-Kurve der Fig·I₄ dass eine zusätzliche Rück-^ magnetisierung durch die Kondensatoren zwischen der Stelle 2 und 2a eintritt. Aus der Fig.2 ist zu erkennen, dass dadurch die weitere Rückmagnetisierung vom Punkt 2 nach 2a läuft. Beigrosstem Steuerwinkel, wenn also die Steuerung bereits beim Punkte 0 beginnen soll, würde durch diese zusätzliche Rückmagnetisierung der Anfangspunkt der Steuerung über den Punkt 1 hinaus verschoben werden und hur noch der Bereich von diesem Punkte bis zum Punkt 4 zur Verfügung stehen. Ifur dieser Bereich kann darin für die Steuerung verwendet werden.

/lehnlieh Ist der Vorgang auch bei Gleichstrornvormagnetisierung, also bei Drosselspulen, welche nur In einer Richtung

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arbeiten. Auch dort entsteht durch die unerwünschte fiüekmagnetisierung ein Verlust im Steuerbereich,

Um nun diesen Nachteil zu beseitigen,, wird nun für die Gleichrichteranordnung mit vormagnetisi-erten Tratisduktor>regeldrosselspulen zur Spannungsregelung unter Verwendung von Kondensatoren zur Ableitung von Ueberspannungen erfindungsgeraäss vorgeschlagen, dass zwischen Regeldrosselspule und Halbleiterelementen, zusätzlich ein Widerstandsinduktivitätskreis angeschlossen ist.

Dieser Kreis liegt dann ebenfalls an den die Oleichrichter speisende» Transformatoren. Die Transforttia tor spannung treibt einen Zuisatsstrom über die Regeldrosselspule, der die Auf-

gäbe hat_r den Ladestrornstoss der Kondensatoren zu kompensieren, und dadurch die unerwünschte Rückmagnetisierung zu verhindern»

Die Fig. 3 und 5 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die Fig. 4 zugehörige Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise*

ϊη der Fig.. J ist ein Beispiel gezeigt, in welchem die zusätzlichen^ aus den Widerständen 1 und den Induktivitäten 2 bestehenden Kreise zwischen den Transduktordrosselspulen 3 und döh Halbleitern 4 angeschlossen sind. Die einzelnen Kreise (1,2) sind in Stern geschaltet. Die Primärwicklungen5 des irartsformators werden aus dem Drehstoomnetz UVW gespeist. 6 und t sihö die Sekundärwicklungen, 8 die Saugdrosselspule.,

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Es ist also eine Saugdrosselspurensehaltung dargestellt*' Die Wicklungen 6"entsprechen den Phasen RST, die Wicklungen 7 den Phasen B¹S¹T** Wobei R und R^f, S und S¹ , T und T^r Jeweils eine Phasenverschiebung Von l80° besitzen. Die Transduktordrosseispule 3 besitzt Je zwei Arbeitswicklungen ^l unä 3£* wobei älö Wicklungen $1' den Phasen RSt, die Wicklungen $2 den Phasen R¹S¹T* zugeordnet sind» Der Wicklungsinn von 31 und 32 ist entgegengesetzt* wie die Punkte an den Seiten andeuten. Bei gleichet· Stromrdohfeurig in def Spule wird dann eine entge#ige£etzfcö Magnetisierung des Kernes bewirkt. Die Transduktorärosselspülen besi-baen äüösefdem noch die -VormagnetisierungsEpuitn^i die aus¹ dötn Regeltransformator 9 Über die ebenfalls regelbaren Widerstände 10 gespeist werden. Die verschiedenen Einstellungen des Transformators 9 und der Widerstände 10 bestimmen den Einsatzpunkt der jeweiligen Oleichrichter 4. Es wird däduröh also in bekannter Weise der Steuerwinkel «*» bestimmt* Den Öleichrichterventiien siiid nun noch die Kapazitäten 11 parallel* geschaltet, die der Verhinderung des Trägerstaueffektes dienen.

Die Wirkungsweise 1st nun die* dass durch den 1,2 die Magnetisierung zwischen den Punkten ä, Öä der kompensiert werden kann» Die Fig, 4 zeigt im oberen Teil die Spannung«;kurve vorwiegend def Chaise R (tL)j Welöne bei offenem zugehörigen Oleichriehter an der Öliichstromsamrriei* schiene erscheint» Der Steüerwinkel ö6 beßttrtiMt den Beginn

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der Kurve. Sie bleibt solange bestehen, bis die nächste Phase, also. lf„ gezündet wird (Saugdrosselspulensehaltungjv Die jeweilige Brenndauer ist also immer 120^&. Der Gleich-* richter der Phase R löst *£e« den Gleichrichter der Phase T" ab (Um)· Die Spannung ist während der Brenndauer des Gleichrichters von R die Spannung UL. Der Gleichrichter R führt solange Strom, bis der Gleichrichter der Phase S gezünd«t wird-- Dies geschieht im Zeitpunkt, der durch die Xinie 1 gekennzeichnet ist·. Dort iiört der Strom in der Phase R suf. Es bleibt dann,' wie bereits eingang« beschrieben, nur ein Strom Übrig, der die RUckmagnetisierung bis 2 ermöglicht-Dann erlischt dieser Strom. Äun. beginnt aber der Entladungs-Vorgang des Kondensators 11 (Pig.3)* der einen zwar kleinen Strom durch-die Drosselspule schickt, der aber genügt, um die Rüekmagnetisierung weiterzuführen, bis zum Punkt 2a*. Dieser Strom wird nun durch den an sich ebenfalls kleinen Strom Ij, ausgeglichen, sodase der Magnetisierungsstrom zwis.clien. 2. und. 2a sich nicht weiter-ändern kann,wie die schraffierte Fläche zeigt« Im Punkt 3 wirkt dann die Vormagnetisierung^ die zunächst den Strom durch den Gleichrichter der Phase R¹ hemmt, bis der Kern der Drosselspule gesättigt 1st. Dann erscheint die Spannung ULt &n ^aer Glelchstromsammelschiene. Der Strom Ij, fliesst zwar weiter, hat aber dann kaum noch einen Einfluss auf die Vorgänge» da die Ströme, die durch den Gleichrichter fliessen, erheblich höhere Werte f besitzen» Der Strom £. wird durch die Spannung U_x- erzeugt. Diese Spannung liegt «hl dem zugehörigen Widerstand 1 und der Induktivität 2» SI· ist mit der Spannung \ identisch» Der

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Strom Ι_κ muss aber dieser Spannung nacheilen, damit an atel-^n 1 bis 2a noch ein Strom flieset. Daher sind die Widerstände 1 und Induktivitäten 2 so. gewählt, dass der etwa 60° den Spannungen IL, nacheilt.. Dann, ist ein, Strom an der Stelle 1 vorhanden.

Eine andere Ausführung zeigt die PIg.5. Dort sind die. Wider stände an eine Spannung angeschlossen» die der zugehörigen Spannung des GIelehr ichterelementes um 60° phasenverschoben ist. Für den Gleichrichter der Phase R ist der Widerstand. 1 an die Ptease R und %* angeschlossen. Diese Spannung, erzeugt einen Strom, der bereits um 60° gegen die Spannung ÖL verschoben ist. Daher 1st eine besondere Induktivität § nicht erfjorderlich. Der Strom Ij, liegt dann also in Phase mit der Spannung %£»»»- Dass entstellt dl« gleiche Wirkung ^wte Beispiel der Fig.3* ^Xb iiiderst^nd« bildent dann Wicklungen <ier TraRSjduktorörosselspule selfcst

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Claims (5)

- 8 - 23/67 D ' Patentansprüche aBSCSsssasscBssassxssssEsssrs&asasssstssssssss

1.) Gleichrichteranordnung mit Halbleiterelementen, welche aus einem Drehstromnetz gespeist ist, mit vormagnetisierten Transduktorregeldrosselspulen zur Spannungsregelung und Kondensatoren zur Ableitung von Ueberspannung/en, dadurch gekennzeichnet^ dass zwischen der Regeldrosselspule (3) und den Halbleiterelementen (4) ein Widerstandsinduktivitätskreis (1,2) angeschlossen 1st.

2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsinduktivitätskreis (1,2) mit dem einen Pol zwischen dem Halbleiterelement (4) und der Regeldrosselspule (3) angeschlossen ist und der Widerstand (1) und die Induktivität (2) so aufeinander abgestimmt sind, dass eine Phasenverschiebung des Stromes gegenüber der Spannung von 60° entsteht.

3. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Transduktordrosselspule (3) ein Widerstand (1) angesdiossen ist, der mit der, Induktivität der Wicklung der Transduktordrosselspule einen RL-Kreis bildet.

4. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 3 bei sechsphasiger Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände (l) mit demeinen Pol zwischen dem Halbleiterelement (4) und der Regeldrosselspule (3)> mit dem anderen Pol unmittelbar an

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diejenige Phase angeschlossen Bind, die eine Phasenverschiebung gegenüber der die entsprechende Wicklung der Regeldrosselspule (?) speisende Spannung um 60 besitzt.

5. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltungen von Widerstand (l) und Induktivität (2) jeder Phase in Stern geschaltet sind.

Aktiengesellschaft BROWN, BOVERI & CIE.

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