DE2349866C2

DE2349866C2 - Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom

Info

Publication number: DE2349866C2
Application number: DE19732349866
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 5100 Aachen Kahlen
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1973-10-04
Filing date: 1973-10-04
Publication date: 1982-11-04
Also published as: ATA666674A; DE2349866A1; FR2247009B3; AT330901B; FR2247009A1; CH567833A5

Description

Fig.2a,2b die Ausbildung der jeweiligen Einrichtungen zur Zwangslöschung,

F i g. 3 eine Einrichtung zur externen Aufladung der beiden Kondensatoren der in F i g. 2 dargestellten Einrichtungen zur Zwangslöschung und

F i g. 4 eine Schaltungsanordnung mit einer einzigen Einrichtung zur Zwangslöschung für alle zünd- und zwangslöschbaren Ventile.

In F i g. 1 wird über einen Transformator 1 Netzwechselspannung i/an sekundärseitige bzw. Wechselstrom-Anschlüsse 3, 4 transformiert, die jeweils über Dioden D1 bzw. DI mit dem Minuspol eines Gleichstromkreises verbunden sind. Ein Gleichstromverbraucher 7 ist zwischen Plus- und Minuspol des Gleichstromkreises geschaltet Der Pluspol ist über eine Mittelanzapfung einer Saugdrossel 2 und über steuerbare, d.h. hier: zünd- und zwangslöschbare Ventile 7*1, 7*2, 7*3, TA mit den sekundärseitigen Anschlüssen 3 bzw. 4 des Transformators 1 verbunden. Je zwei steuerbare Ventile 7*1, T3 bzw. 7*2, TA sind am gleichen seVimdärseitigen Anschluß 3 bzw. 4 angeschlossen, befinden sich aber jeweils auf verschiedenen Seiten der Saugdrossel 2. Für Ti, T3 bzw. 7*2, Γ4 ist jeweils eine gemeinsame Löscheinrichtung Li bzw. L 2 vorgesehen, mittels derer die steuerbaren Ventnle Ti, T3 bzw. 7*2, Γ4 zwangsgelöscht werden könnea

Die Löscheinrichtungen L1 und L 2 sind, wie in F i g. 2a und 2b gezeigt wird, in der Weise aufgebaut, daß den steuerbaren Ventilen 7*1, Γ3 bzw. T2, TA jeweils eine Kette von Hilfsthyristoren 7*5, TS bzw. 7*6, Tl bzw. 7*9, Γ12 bzw. Γ10, Γ11 prallel geschaltet sind. Zwischen den Mittelpunkten von zwei demselben Wechselstromanschluß 3, 4 zugehörigen Ketten ist jeweils ein Löschkondensator Ci bzw. CI angeordnet

Bei entsprechend aufgeladenem Löschkondensator C\,C2 und Zündung zweier Löschthyristoren durch ein (nicht eingezeichnetes) Steuergerät wird jeweils ein steuerbares Hauptventil gelöscht (z. B. Ti durch T5, T7; T2 durch 7*?, TUX Nach der Löschung wird der Kondensator durch den Laststrom auf die andere Polarität umgeladen und steht danach für die Löschung des Hauptventils an der anderen Saugdrosselseite zur Verfügung (z. B. 7*3durch 7*6, TS; 7*4durch ΓΙΟ, 7Ί2).

Um die Löschkondensatoren Cl bzw. Cl gleichmäßig aufzuladen, kann der Transformator 1 eine weitere Wicklung 8 enthalten, mittels derer die Löschkondensatoren über entsprechend gepolte Hilfsdioden D3, DA wieder aufgeladen werden (F i g. 3).

In F i g. 4 wird ein Löschkondensator dadurch eingespart, daß an die eine Klemme eines Löschkondensators C die über den Hilfsthyristor TS mit dem wechsel-Stromanschluß 3 verbunden ist, ebenfalls der Hilfsthyristor 7*12 angeschlossen ist, der mit der Anschlußklemme 4 verbunden ist, und daß die andere Kondensatorklemme über 7*7 mit Anschlußklemme 3 und über 7*11 mit Anschlußklemme 4 verbunden ist

ίο Wird die Löscheinrichtung L1, L 2 als Brückenschaltung nach Fig.2a bzw. Fig.2b ausgeführt, so können die steuerbaren Ventile Tl und Γ3 bzw. 7*2 und TA abwechselnd gelöscht werden. Da jedes steuerbare Ventil 7*1 bis TA nur den halben Laststrom führt, sind die Kondensatoren C1 bzw. C2 auch nur für den halben Strom auszulegen, ferner entfällt eine Umschwingschaltung. Wenn die steuerbaren Ventile 7*1 und T3 in der ersten Halbwelle als Hauptventile arbeiten, so übernehmen die steuerbaren Ventile T2 und TA die Funktion von Freilaufdioden. In der zweiten Halbwelle der Wechselstromperiode vertauschen die Ventile ihre Funktion. Um ein Kippen der Schaltung zu vermeiden, wird zwischen die Klemmen + und - eine Freilaufdiode D 5 gelegt

Jedes Hauptventil und jeder Hilfsthyristor führt nur den halben Laststrom gegenüber bekannten Schaltungen, so daß sich der Schaltaufwand kaum erhöht wobei jedoch bessere Ergebnisse erreicht werden. Durch die Saugdrossel kann die Glättungsdrossel des Lastkreises verkleinert werden, so daß auch hierdurch der Gesamtaufwand nicht erhöht wird.

Die Aufladung des Kondensators auf die notwendige Kommutierungsspannung kann bei niedriger Spannung durch eine verzögerte Ansteuerung der jeweils als

Freilaufdioden dienenden Ventile erzwungen werden.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungen liegen in der Möglichkeit, die Ausgangsgleichspannung über geeignete Zünd- und Löschwinkel zu beeinflussen und damit einen optimalen Leistungsfaktor zu bekom-

♦o men. Gegenüber den bekannten Schaltungen sind die Stromoberschwingungen geringer, weil der Strom bei der Zündung und der Löschung in zwei Stufen auf- bzw. abgebaut wird. Somit kann eine bessere Auslastung des Wechselstromnetzes erzielt werden. Außerdem kann bei den vorliegenden Schaltungen der Aufwand für die Löscheinrichtung geringer als bei bekannten Schaltungen gehalten werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mitteis einer halbgesteuerten BrQkkenschaltung, deren einem ersten Gleichstrompol zugeordnete erste Gleichrichtelemente als ungesteuerte Ventile und deren dem zweiten Gleichstrompol zugeordnete zweite Gleichrichterelennente als zünd- und zwangslöschbare Ventile ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an jeden Wechselstromanschluß (3,4) gleichsinnig mit dem zweiten Gleichrichterelement (Tl bzw. T2)ein als zünd· und zwangslöschbares Ventil ausgebildetes drittes Gleichrichterelement (T3 bzw. TA) angeschlossen ist und daß eine Saugdrossel (2) vorgesehen ist, deren erster äußerer Anschluß mit den gleichstromseitigen Anschlüssen der zweiten Gleichrichterelemente (Tl, T2X deren zweiter äußerer Anschluß mit den gleichstromseitigen Anschlüssen der dritten Gleichrichterelemente (T3, TA) und deren Mittelanzapfung mit dem zweiten Gleichstrompol verbunden ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für je zwei auf verschiedenen Seiten der Saugdrossel (2) angeordnete zünd-und zwangslöschbare Ventile (Ti, Γ3; Γ2, TA) eine gemeinsame Einrichtung (H, Ll) zur Zwangslöschung vorgesehen ist, daß jede Einrichtung (LX, L2) in der Weise ausgebildet ist, daß jedem Ventil (Tl; Γ3; T2; TA) jeweils eine Kette aus zwei in Reihe geschalteten Hilfsthyristoren (T8, TS; Tl, T6; T12, T9; TU, TKUparallel geschaltet ist, wobei die Mittelpunkte (9? 10; 11,12) der Ketten von zwei auf verschiedenen Seiten der Saugdrosseln (2) angeordneten Ventilen (Ti, T3 bzw. Γ2, TA) desselben Wechselstromanschlusses (3; 4) über einen Kondensator (Cl, C2) miteinander verbunden sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für alle zünd- und zwangslöschbaren Ventile (Tl, T2; T3, TA) eine einzige Einrichtung zur Zwangslöschung vorgesehen ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zwangslöschung in der Weise ausgebildet ist, daß zwei Hilfsthyristoren (T5, TlO) vorgesehen sind, die gleichsinnig mit den zünd- und zwangslöschbaren Ventilen mit jeweils einem äußeren Anschluß der Saugdrossel (2) verbunden sind, während sie mit ihrem anderen Anschluß über einen Kondensator (C) miteinander verbunden sind, und daß jede Kondensatorklemme über jeweils einen weiteren Hilfsthyristor (Ti, 7Ί2; TT, TIi) mit jeder Wechselstromklemme (3,4) verbunden ist (F i g. 4).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Transformatorwicklung (8) vorgesehen ist, deren Anschlüsse mit den Klemmen beider Kondensatoren (C 1, C2) zur Zwangslöschung verbunden sind in der Weise, daß zwischen einem Anschluß der Transformatorwicklung (8) und einer Kondensatorklemme jeweils eine Hilfsdiode (D 3, D A) eingeschaltet ist, mittels derer die beiden Kondensatoren CCl, C2) jeweils mit einander entgegengesetzter Polarität aufladbar sind (F i g. 3).

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 21 34598 bekannt Diese bekannte Schaltungsanordnung ermöglicht die Einstellung des Leistungsfaktors in der Nähe des Wertes 1 dadurch, daß während jeder Halbperiode der Netzwechselspannung eines der ίο steuerbaren Stromrichterventile zunächst im natürlichem Kommutierungszeitpunkt gezündet, bei einem Winkel a_t el gelöscht und nach einer stromfreien Pause bei einem Winkel a₂ el erneut gezündet wird, bis es am Ende der Halbperiode verlöscht Um das Zünden und Löschen der Stromrichterventile in der beschriebenen Weise zu ermöglichen, ist bei der bekannten Schaltungsanordnung parallel zu jedem steuerbaren Stromrichterventil eine Löscheinrichtung vorgesehen, die aus je einer Aufladediode und der Reihenschaltung je eines Löschkondensators und je eines Löschthyristors besteht, wobei die Aufladediode so geschaltet ist, daß jede Halbperiode der speisenden Wechselspannung zur Aufladung je eines der beiden Löschkondensatoren dient Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird in jeder Halbperiode der Netzwechselspannung zweimal der volle Strom geschaltet Dabei entstehen jeweils Oberschwingungen, die den totalen Leistungsfaktor, der auch den Anteil der Oberschwingungen enthält, gegenüber dem Leistungsfaktor der Grundschwingung reduziert Außerdem muß die Löscheinrichtung für den vollen Verbraucherstrom ausgelegt werden.

Aus der Zeitschrift ETZ-A, Bd. 93 (1972), Seite 556 bis 559, insbesondere Bild 4 ist ein Zweipuls-Gleichstromsteller bekannt, bei dem beide Hauptthyristoren mit einer gemeinsamen Löscheinrichtung gelöscht werden können. Diese Löscheinrichtung besteht aus vier Thyristoren und einem Kondensator. Die sonst notwendigen Umschwingeinrichtungen können bei dieser Schaltung entfallen. Außerdem fließt in jedem Teilsteller nur der halbe Laststrom, so daß auch die Größe des Kommutierungskondensators sowie die Belastbarkeit der sonstigen Bauelemente halbiert werden können. Die beiden Teilsteller der bekannten Zweipuls-Gleichstromstelierschaltung arbeiten über eine Saugdrossel auf eine Last

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur blindleistungssparenden Gleichrichtung von ein- oder mehrphasigem Wechselstrom mit einem stark an den Wert 1 angenäherten Leistungsfaktor anzugeben, der nur geringe Oberwellen erzeugt und deren Schaltungselemente nur wenig belastet sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Hierdurch wird erreicht, daß sich nicht nur der Grundschwingungsleistungsfaktor, sondern der gesamte Leistungsfaktor dem Wert 1 nähert und dem Netz somit nur wenig Verzerrungsblindleistung entnommen werden muß.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie deren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

Es zeigen

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung mit je einer gemeinsamen Einrichtung zur Zwangslöschung für je zwei zünd- und zwangslöschbare Ventile,