EP2097969A1 - Speisung ausgangsseitig parallel geschalteter brückengleichrichter mit phasengedrehten spannungen der sekundärwicklungen mindestens eines transformators - Google Patents

Speisung ausgangsseitig parallel geschalteter brückengleichrichter mit phasengedrehten spannungen der sekundärwicklungen mindestens eines transformators

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EP2097969A1
EP2097969A1 EP07821054A EP07821054A EP2097969A1 EP 2097969 A1 EP2097969 A1 EP 2097969A1 EP 07821054 A EP07821054 A EP 07821054A EP 07821054 A EP07821054 A EP 07821054A EP 2097969 A1 EP2097969 A1 EP 2097969A1
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EP
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voltage
transformer
phase
secondary windings
windings
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EP07821054A
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Inventor
Roland Schuster
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
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    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/08—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in parallel

Definitions

  • the invention relates to a device for generating
  • Such a device is known from DE-OS 1 438 613.
  • each diode bridge with six diode branches each for rectification.
  • Each of these so-called six-pulse diode bridges is connected to a three-phase winding system of a transformer.
  • Each diode branch of a diode bridge can consist of one diode or of several diodes connected in parallel. Because of the required power, two diode bridges are often used, which feed in parallel into the direct current network.
  • three-phase AC voltage of the public network which is a three-phase system is not ideal si ⁇ nusförmig, usually.
  • three-phase networks produce permissible harmonics in addition to the fundamental, which have a disruptive effect on rectifiers and thus on the generated DC voltage.
  • the diode bridges are heavily loaded differently.
  • the invention has for its object to provide a device for generating DC voltage from AC voltage, even with harmonics of the supplied AC voltage with optimum utilization of all components used a DC voltage as well as possible smoothed without increased expensive Diodenbrucken necessary and without additional alswandige electronic Components.
  • the object is achieved according to the invention in that the DC voltage is used to supply DC tracks and that secondary voltages at the secondary windings of the transformer have different phase rotations.
  • the transformer may have two or even more than two primary windings connected in series.
  • the different phase rotations are caused by the fact that a secondary winding is connected in a triangle and another secondary winding in the star.
  • the desired different phase rotations are therefore achieved by simple means.
  • the advantage is achieved that the disturbing effects on the DC voltage and the unequal utilization of the components, which interfere in particular with weak public networks with a high harmonic content, are eliminated with a simple circuit. It provides a well-smoothed DC voltage to supply DC tracks with simple means available. Solely in that secondary voltages at the secondary windings of the transformer have different phase rotations, when the primary windings are connected in series, the negative effects of harmonics from the three-phase network largely avoided ⁇ largely and the components are evenly loaded.
  • Figure 1 shows an example of a transformer arrangement according to the invention.
  • Figure 2 shows a common diode bridge, one of which is connected to each secondary winding of the transformer.
  • 1 shows schematically in series Primärwicklun ⁇ gene 1 and 2 of a transformer, where the AC voltage of a public network is supplied at the terminals.
  • the primary windings 1 and 2 are associated with an iron core 4 and secondary windings 5 and 6 of the transformer. Since ⁇ at the three windings of the first secondary winding 5 are connected in a triangle and the three windings of the second secondary winding 6 are connected in a star.
  • a diode bridge 8 shown in Figure 2 is connected via terminals 7 via the terminals 9.
  • the diode bridge 8 consists of three diode pairs and thus of six diodes 10.
  • the desired DC voltage is applied.
  • a good smoothing of the DC voltage and a symmetrical distribution of the current to the two connected diode bridges is achieved even with larger harmonics in the AC voltage by the delta connection shown in Figure 1 of the first secondary windings 5 in conjunction with the star connection of the second secondary winding 6 of the transformer. It is advantageous no enlarged diode bridge necessary and there are no additional components such. B. a harmonic filter, necessary to get a well-smoothed DC voltage.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Gleichspannung aus Wechselspannung mit parallel geschalteten Diodenbrücken (8), die über mindestens einen Transformator gespeist werden, dessen Primärwicklungen (1, 2) in Reihe geschaltet sind. Es ist vorgesehen, dass die Gleichspannung zur Versorgung von Gleichstrombahnen dient und dass Sekundärspannungen an den Sekundärwicklungen (5, 6) des Transformators unterschiedliche Phasendrehungen aufweisen. Das wird z. B. dadurch bewirkt, dass eine Sekundärwicklung (5) im Dreieck und eine andere Sekundärwicklung (6) im Stern geschaltet ist.

Description

Beschreibung
SPEISUNG AUSGANGSSEITIG PARALLEL GESCHALTETER BRÜCKENGLEICHRICHTER MIT PHASENGEDREHTEN SPANNUNGEN DER SEKUNDÄRWICKLUNGEN MINDESTENS EINES
TRANSFORMATORS
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von
Gleichspannung aus Wechselspannung mit parallel geschalteten Diodenbrucken, die über mindestens einen Transformator gespeist werden, dessen Primärwicklungen in Reihe geschaltet sind.
Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 1 438 613 bekannt.
Es ist üblich, zum Gleichrichten eine oder mehrere Diodenbrucken mit jeweils sechs Diodenzweigen vorzusehen. Jede dieser so genannten sechspulsigen Diodenbrucken ist an ein dreiphasiges Wicklungssystem eines Transformators angeschaltet. Jeder Diodenzweig einer Diodenbrucke kann aus einer Diode oder aus mehreren parallel geschalteten Dioden bestehen. Wegen der notwendigen Leistung werden häufig zwei Diodenbrucken verwen- det, die parallel in das Gleichspannungsnetz einspeisen.
Die dreiphasige Wechselspannung des öffentlichen Netzes, das ein Drehstromnetz ist, ist aber in der Regel nicht ideal si¬ nusförmig. Gemäß anerkannter Regeln der Elektrotechnik treten in Drehstromnetzen neben der Grundschwingung zulassige Oberschwingungen auf, die sich störend auf Gleichrichter und damit auf die erzeugte Gleichspannung auswirken. Abhangig von der Amplitude und der Phasenlage dieser Oberschwingungen kann es vorkommen, dass die Diodenbrucken stark unterschiedlich belastet werden.
Um Anlagen bzw Komponenten durch solche ungleichen Belastungen nicht zu überlasten, ist bereits vorgeschlagen worden, die Anlagen für höhere Strome zu dimensionieren, indem zum Beispiel die Zahl der parallel geschalteten Dioden pro Dio- denzweig vergrößert wird. Eine solche Vorrichtung zum Gleichrichten ist groß und aufwandig. Auch andere Varianten für Vorrichtungen zum Erzeugen von Gleichspannung aus Wechselspannung, die den Einsatz gesteuer¬ ter Gleichrichter, die Reihenschaltung von Diodenbrucken oder den Einsatz von Oberschwingungsfiltern vorsehen, sind tech- nisch aufwandig und daher teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen von Gleichspannung aus Wechselspannung anzugeben, die selbst bei Oberschwingungen der eingespeisten Wechselspannung bei optimaler Ausnutzung aller eingesetzten Komponenten eine möglichst gut geglättete Gleichspannung ergibt, ohne dass vergrößerte teuere Diodenbrucken notwendig werden und auch ohne zusatzliche aufwandige elektronische Bauteile .
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelost, dass die Gleichspannung zur Versorgung von Gleichstrombahnen dient und dass Sekundarspannungen an den Sekundärwicklungen des Transformators unterschiedliche Phasendrehungen aufweisen.
Der Transformator kann zwei oder auch mehr als zwei Primärwicklungen haben, die in Reihe geschaltet sind.
Allein dadurch, dass die Sekundarspannungen an den Sekundar- Wicklungen des Transformators unterschiedliche Phasendrehungen aufweisen, wird in Verbindung damit, dass die Primärwicklungen des Transformators in Reihe geschaltet sind, der Vor¬ teil erzielt, dass die Oberschwingungen der Wechselspannung fast keine Ungleichverteilung des Stromes in den angeschlos- senen Gleichrichterbrucken bewirken. Man erhalt eine möglichst gut geglättete Gleichspannung. Eine Gleichverteilung der Gleichπchterstrome wird ohne den Einsatz aufwandiger zusätzlicher Bauteile, wie gesteuerter Gleichrichter oder Oberschwingungsfilter, erreicht. Insbesondere müssen die Dioden oder Diodenbrucken nicht überdimensioniert werden. Die auf diese Weise gewonnene Gleichspannung ist vorteilhaft besonders gut zur Vorsorgung von Gleichstrombahnen geeignet. Beispielsweise ist der Unterschied der Phasendrehungen (2n-l)*30°. Damit erzielt man vorteilhaft eine gut geglättete zwolfpulsige Gleichspannung, insbesondere im Falle von zwei parallel geschalteten Gleichπchterbrucken und zwei Wick- lungssystemen des Transformators. Die Welligkeit der Gleichspannung wird zwolfpulsig statt sechspulsig, was bei Verwen¬ dung von nur einer Diodenbrucke gegeben ist. Die zwolfpulsige Gleichspannung hat einen deutlich geringeren Oberschwmgungs- anteil als die sechspulsige Gleichspannung.
Beispielsweise sind die unterschiedlichen Phasendrehungen dadurch bewirkt, dass eine Sekundärwicklung im Dreieck und eine andere Sekundärwicklung im Stern geschaltet ist. Vorteilhaft werden die gewünschten unterschiedlichen Phasendrehungen also mit einfachen Mitteln erzielt.
Es wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass mit einer einfachen Schaltung die besonders bei schwachen öffentlichen Netzen mit hohem Oberschwingungsanteil störenden Auswirkungen auf die Gleichspannung und die ungleiche Auslastung der Komponenten beseitigt werden. Es wird eine gut geglättete Gleichspannung zur Versorgung von Gleichstrombahnen mit einfachen Mitteln zur Verfugung gestellt. Allein dadurch, dass Sekundarspannungen an den Sekundärwicklungen des Transforma- tors unterschiedliche Phasendrehungen aufweisen, werden, wenn die Primärwicklungen in Reihe geschaltet sind, die negativen Auswirkungen der Oberschwingungen aus dem Drehstromnetz weit¬ gehend vermieden und die Komponenten werden gleichmäßig belastet .
Eine Ausfuhrungsform der Vorrichtung zum Gleichrichten wird anhand der Zeichnung naher erläutert.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine Transformatoranordnung nach der Erfindung.
Figur 2 zeigt eine übliche Diodenbrucke, von denen jeweils eine mit jeder Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist. Figur 1 zeigt schematisch in Reihe geschaltete Primärwicklun¬ gen 1 und 2 eines Transformators, denen die Wechselspannung eines öffentlichen Netzes an den Anschlüssen 3 zugeführt wird. Den Primärwicklungen 1 und 2 sind ein Eisenkern 4 und Sekundärwicklungen 5 und 6 des Transformators zugeordnet. Da¬ bei sind die drei Wicklungen der ersten Sekundärwicklung 5 im Dreieck geschaltet und die drei Wicklungen der zweiten Sekundärwicklung 6 sind im Stern geschaltet.
An jede der beiden Sekundärwicklungen 5 und 6 ist über Anschlüsse 7 eine in Figur 2 gezeigte Diodenbrucke 8 über deren Anschlüsse 9 angeschlossen. Die Diodenbrucke 8 besteht aus drei Diodenpaaren und somit aus sechs Dioden 10. Am Ausgang 11 der Diodenbrucke 8 liegt dann die gewünschte Gleichspannung an .
Eine gute Glattung der Gleichspannung und eine symmetrische Verteilung des Stromes auf die beiden angeschlossenen Dioden- brücken wird auch bei größeren Oberschwingungen in der Wechselspannung durch die in Figur 1 gezeigte Dreieckschaltung der ersten Sekundärwicklungen 5 in Verbindung mit der Sternschaltung der zweiten Sekundärwicklung 6 des Transformators erzielt. Es ist vorteilhaft keine vergrößerte Diodenbrucke notwendig und es sind auch keine Zusatzbauteile, wie z. B. ein Oberschwingungsfilter, notwendig, um eine gut geglättete Gleichspannung zu bekommen.

Claims

Patentanspruch
1. Vorrichtung zum Erzeugen von Gleichspannung aus Wechselspannung mit parallel geschalteten Diodenbrucken (8), die über mindestens einen Transformator gespeist werden, dessen Primärwicklungen (1, 2) in Reihe geschaltet sind, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Gleichspannung zur Versorgung von Gleichstrombahnen dient und dass Sekundarspannungen an den Sekundärwicklungen (5, 6) des Transformators unterschiedliche Phasendrehungen aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied der Phasendrehungen (2n-l)*30° ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Phasendrehungen dadurch bewirkt sind, dass eine Sekundärwicklung (5) im Dreieck und eine andere Sekundärwicklung (6) im Stern geschaltet ist.
EP07821054A 2006-11-03 2007-10-09 Speisung ausgangsseitig parallel geschalteter brückengleichrichter mit phasengedrehten spannungen der sekundärwicklungen mindestens eines transformators Withdrawn EP2097969A1 (de)

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