DE1438471A1 - Mehrphasige,vorzugsweise zweiphasige Stromrichterbrueckenschaltung mit blindleistungssparendem Steuerungssystem - Google Patents

Description

• MehrPhaßiße, Vorzugsweise zweiphaeige Stromrichterbrückenachaltung tit blindleistungesparendem Steuerungsayatem Zur Verminderung der Blindleietungsaufnahme gesteuerter Stromrichteranlagen sind u.ao die Verwendung von Nullanoden sowie die no-Semannte un ymetrinehe Steuerung oder Phasenfolgenteuerung bekamt. Bei beiden Verfahren wird die Verminderung der Blindleistung dadurch erreiohtu dann die Stromtlußdauer in den 2rimärw:Leklungen den Tramformatoreg und damit die primäre Scheinleistungg vermindert wird. Die bisher bekannten Schaltungen haben folgende Nachteilei Für die Nullamdemehaltung ist ein zusätzlicher Gefäßaufwand erforderlich. Auch fUr die Steuerung zuen zusätzlicher Aufwand ge- trieben worden# wenn Wochselrichterbetrieb möglich sein soll.
• Die umymetrieebe oder Phauenfolgenteüerung erfordert bei den bis.-ber bekannten d»iphuipu ScUltungen besonderen Aufwand an Saugdrosseln für niedrige P»que»eug ferner Umachalter bzw. Modulatoreng die mit balber Netzfrequens arbeiteng um die Sy=Letrie der primären Notabelentu»4 wieder Urmutellen.
• aind Zwetphaam-Brückenochaltungen bekanntg bei denen zwei Ventile gesteuert werden, und die anderen beiden Ventile unge-

  ütenert bleiben, Den bekannten Schaltiu).gen haftet aber der Nach-

  tAiel- ang daas verbtuiden mit der Atio(,*hwlttatenerung immer noch

  eIne vc.4n der Auosteuerung der Stromrichter abWängIge

  a7iaf der auftrittg und zwar Inabe--

  aondero daung wein-i auch ein Wochselrichterbetrieb vorgesehen iot,

  Dio Erfindung betrifft ni-in eine mehrphasigeg -irorzugsweine zwei-

  phaeige 3-troi,!r:Lehterb.rückenschalt-äng mit blindleiatungsaparanderA

  Stelierungni3yo-#eu" Erfindungsgemäß werden die an eine Tranaforma-

  torphaae angeschlossenen Ventile positiver und negativer Strom---

  richtung mit dem gleichen Zündverzögerungawinkel gesteuert. Die

  C)

  an verschiedeno'Transformatorphasen angeschlossenen Ventile pooi-

  tiver und negativer Stromrichtung worden ebenfalls mit unterein-

  ander gleichen, jedoch gegenüber*den an die andereu-Transformator-

  phasen angeschlossenen Ventilen im allgemeinen verschiedener Und#

  verzögerung betrieben. WesentlicheAeiterbildungen beziehen sich

  darauf, bestimmte Gefäsee mit Doppelimpulsen zu steuern sowie im

  Gleichrichterbetrieb den Z-Undverzögerunäawinkel der an dem einen

  Füasenanschluß liegenden Gefässe und im Wechlselrichterbetrieb den

  Zündverzögerungswinkel der an dem anderen Phasenanschluß liegenden

  Gefässe zu verändern.

  Die weitere Erläuterung erfolgt an Rand der Piguren, wobei die Im

  folgenden angewandten Bezeichnungen sich auf Fig. 1 beziehen.

  In Pig, 19 die eine Zweiphaoen-Brückenschaltung zeigt, worden je-

  weile die an eine Phase angeschlossenen Ventile, nämlich 1 und:11

  einerseits, 2 und 21 anderernetter gemeinsam geateuert. Es sei die

  Zündvaropätung von 1 und 11 mit alg diejanige von 2 und 21 ialt

  a 2 bezeichnet, Es wird beispielsweise zunächst die Greppe (29 -21)

  voll offen gefahren und die Gruppe -(1, 11) mit zunehmender Zünd-

  li --ticieben. DIeser Bet. 1.ebGzustand ent,-4prJ.t#it e40,

  In Fig. 2 sind die

  ventilströme IIT)t die rouizl##tiereiide

  aniii 11). a und der der

  T) argeleutet, Die

  mit das Steuerverfahren ällinelt rief--

  Steuexiang. J.ct jedoch. dLr2"j rjt,-e.i7

  nblie Hilfsmittel

  ,r##(3trische. Eplaritung airf der Priniärgei.te 8rhält, In den Kurve.a

  bildern XV der Fig. 2 ist die auf-der positiven

  in Fig. 'i) angesteuerte Spaiiiiiuig auagcj.#;"r),j#en, die auf der

  ##c11tilEiell*P (Pz 2' in Pig# 11 arigesteuertp S parniung strichptnik-

  Mit 1 lind 1 LA' der Verlauf dee Transfürma--

  pl p2

  ,opatrorifes bezeiclutet# Fig, 2a zelgt die Verhältnisse beej- U_# 45

  (g. 2 3- 0 0 uud Fig#7 21) bei a 1 ze 150p p (x 2 älw 0 Lässt man nun

  fWeise a 1 bei einem Wert von 150 0 etehen und länst a2 von 0 blo

  150 CT anwachsen, an wird eine negative GleichfArein'-

  aiig(.-.,#itf,%i.iert (Wenhael.richterbetrieb)v und die

  proportional mit der übertragenen Leiatung wiederinn

  2(-, znigt d--'t.ei;ie Verhältiii..otge bei a 1 # 150 2 - 120

  t#r--1j#j man Gleichatrom und voll.kc"mmene Glättung voi#-a--tif3-

  3e1.-.zt (die Belastung besteht aus der Glättungadrossel Z L 1.7,ad del?j

  Anker dea Gleiethstrommotore E)e ferner die Überletppung während de:k#

  l#rf--i#imutJ.äriitig vernach)äonigt", so ergibt sich fo%endes

  Der Traiiofoimatorstrnm (auf der Primärseite resultierend

  1 Ist jev#,*eils die Differenz der Ströme der beiden dir

  an die gleiehe 'Phase angeaohloneen sind, Mit den Bezeivb.rungor vor

  Pig, 1 ist

  ipi 1 1 ij und

  IP2 1 2 1 2

  Daraus ergibt siela, daso wähirend einer Zeitspanne vom Betrage

  (oc, - a 2 ) die Ventiletröme 2 - und 21 überlappen, also die-Transfor-

  materwicklung stromlos Ist. eg. 3 oben gibt nochmals schematisch

  die Stromflußdauern der Ventile unter der Annahme an, dass zuerst

  1 und 11 zurückgesteuert.werden (Gleichrichterbetrieb "GRII). Das

  otromlose Intervall ist hier wegen o2 « - 0 glei oh al , Dann. werden

  auch 2 und 21- zurückgesteuerti wie aus Pig, 3 unten ersichtlich,*

  -so daso die Spannung gegen Null und in den*Wechselrichterbetrieb

  WRI, gAht.

  Man erhält mit diesem einfachen Verfahren nicht nur gleiche Span-

  nungskurvenform wie bei dex Verwendung von Nullanoden, sondern ohne

  Gefäomehraufwanä die gleiche Verminderung an primärer Schein- und

  Blindleistung bei Herabsteuerung des Gleichrichtern. Gegenüber den

  bisher bekamten Verfahren der unsymmetrischen Steuerung von Mit-

  telpunktschaltungen.9 die sich aus dreiphaeigen Grundschaltungen

  zusammensetzeng ergibt eich der Vorteil, daß keine Umschaltvor-

  richtungen oder Modulatoren mit halber Netzfrequenz notwendig sind.-

  Be werden vielmehr lediglich zwei Steuergeräte benötigt, die in

  einer bestimmten Abhängigkeit nacheinander durchgesteuert werden

  müssen. Ausserdem kann die auf der Gleichstreinseite befindliche

  Glättungsdrossel kleiner gehalten werdenp da sie jetzt nicht mehr

  Blindleietung in das speisende Wechseletromnetz

  braucht,

  Bei der symetrisch gesteuerten zweiphasigen BrUckenschaltung er-.

  halten-zwei in,Relhe liegende Ventile den Impuls gleich-Seitig-

  Deshalb ist dort der von Dein dreiphasigen Brückenschaltuügen her,-.-

  bekannte Doppelimpuls nicht notwendig. Bet den dreiphasigen Schal-

  tungen ist er bekanntlich erforderlich, um bei beliebiger Span-

  mmg aus dem strömlosen Zustand anfahren zu können. Bei der er--

  findungegemässen unsymetrisch gesteuerten Brückenschaltung ist

  die Gleichzeitigkeit der Impulse, im Gegenzatz zur symmetrisch

  gesteuerten Brüokenschaltungg jedoch nicht mehr gegeben. Deshalb

  sind hiert.Unlich, wie bei der Dreiphaseii."BrU*-,konschaltungt Dop:-

  pelimpulee erforderlich. Gemäß weiterer Erfindung werden daher

  diejenigen Ventileg welche mit dem kleineren a-Werty d.h. kleine-

  rer Verzögerung, gezündet werden# mit einem zweiten Im#ula beauf-

  echlagt. Dieser wird gleichzeitig mit dem späteren Impuls der mit

  den gröneeren a-Wert betriebenen# d.h. weiter zurückgesteuerten,

  Gruppe gegeben.

  Es ist erwünacht-'daas alle Ventile im Mittel- gleiche Väntilbrenn-

  dauern haben. Das ist nicht ohne weituree gegebeng da die Ventil--

  gruppe mit der kleineren Zündverzögerung die gröseere Brenndauer

  aufweibt. Deshalb wird zweckmäseig bei periodischem Betrieb bei

  .Beginn jeder Periode oder bei Einetromrichterschaltungen jeweils

  beim iÜbergang von Gleichrichter- zum Wechselricht.erbetrieb die'

  iu0,r«dn-ung, dir', Gruppen ( 19 11 ode - r - 29, - 21) zu dem zuerst zurückge-

  eteuerten (fi#Vor . gesteuerten") oder - dem im Wechselrichterbetrieb

  zurUckgenteuerten (elnachgeateuertenft) Impuls vertauscht. Hierzu

  werden bbide Steuersätze so aungeführt9 dann sie potentialge-

  trennte Doppolizpuleg.-zu liefern vermögen# die durch einen zu-

  sätzl:Loben Bin4ett weggenomen werden közmen. letzteren kann bei

  eime:a Trannistoreteuereatz-beispielsweine dadurch-genchehenp dann

  zwei Endstufen vorgesehen werden und der viegzuachaltepden Stufe

  durch einen Schalttranaistor die Betrieboopg#nnung weggenommen -wird.

  Bei magnetischen Steuersätzen kann z#;an in bekannter Weise die Im--

  pulee über eine Ventilschaltung kurzschliessen oder die Steuer-

  spa=ungg vorzugsweise durch kontaktlose Schaltmittelg wegnehmen.

  Die richtige Folge der Aussteuerung der beiden Steuergeräte kann

  beispielsweise In folgender VieiQ"e vorynoiaen werden. In Pig. 4a

  Lug

  ist ausgezogen die lineare Kennlinil ines Tranaistorverstärkers

  gezeigt, wobei das Vorzeielhen der Spannung welche den Verstärker

  -aussteuert" als -positiv betrachtet ist. Erhält dieser Verstärker

  eine positive Vorspannungp so ergibt sich mit Bezug auf--die Ein-

  gangsspannung die etrichpunktierte Kennlinie, bei negativer Vor-

  spannung die gestrichelte Kennlinie. Man kam also-durch Anordnung

  von zwei Verstärkern mit paosend gewählten negativen und positiven

  VorspLnnulo,genp die vorzugBweise durch kontaktlose Mittel ab-- und

  zugeschaltet iverden könneng für zwei Verstärker die Kennlinien

  nach Pig. 4b erreichen-und die Verstärker 1 und 2 die Rollen

  tauschen lassen.-

  Die beschriebene Anordnung ist besonders geeignet und ohne wei-

  teres anwendbar für zweiphaeige Gleichrichterg wie'eie z.B.. auf

  Triebfahrzeugen verwendet werden. Die Zusammenfassung_yon drei

  zweiphasigen Brückenschaltungen über eine dreiphadigd Saugdrossel

  zu einer Schaltung mit nochaphaeiger Welligkeit ist ebenfalls mög-

  lieh. Sie liefert-bei stationären Antrieben grosser Leistung und

  hoher Spannung gleiche Blindleistungsverhältnisse. Man erhält mit

  einer einfachereng übersichtlicheren und betriebosichereren Steue-

  rung ein besseres Blindleistungsverhalten als mit der üblichen un-

  symetrischen Steuerung dreiphaeiger Mittelpunktschaltungen-

Claims (1)

1. a t e n t a n o p r ü c h e Mehrphaeigee vorzugsweise zwei-pliaoigo St-r#ic-mricht-orbrücken- schaltung mit blindleistungnaparendem Steuerungssystenig dadurch gekennzeichnetp daFie die an eine Tranrifo:rmwtorphai3e angeuchlos-- Benen Ventile positiver und negativer Stromrichtung (lr 11) mit .dem gleichen Zündverzögerungswinkel gesteuert werdeng die an ver- schiedene Transformatorphasen angeachloemenen Ventile positiver und negativer Stromrichtung (29 21) ebenfalls mit untereinander gleichent jedoch gegenüber den an die anderen Transformatorphasen angeschlossenen Ventilen im allgemeinen verschiedener Zündver-- zögerung betrieben werden. 2. Zweiphaeige Stromrichterbrückenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daso im Gleichrichterbetrieb die an die erste Phase angeschlgaaene Gefäßgruppe mit einem bis nahezu 180 anwachoenden Verzögerungswinkel gesteuertp während die an die zweite Transformatorphase angeschlossene Gefäßgruppe voll, offen gefahren wird und dase im Wechselrichterbetrieb die an die erste Transformatorphase (1, 11) angeschlossene Gefäßgruppe mit einem Zündverzögerungewinkel von nahezu 180' gefahreng während die an die zweite Traanformatorphaae angeschlossene Gefäßgruppe (29 21) mit zunehmender Wechselrichtergegenspannung ebenfalls mit einer bit: auf nahezu 1800 zunehmenden Zündverzögerung gefahrexi wird. 3. Zwelphaeige Stromrichterbrückenschaltung nach den An- Sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet9 daso die Steuergeräte zu jodcri# Gi,#i#terrimM1V gleichzeitig üInen- weite- rene voam. Am-ju, Iml- IG- Zu liefern (-t>,.Z.0-##zw:i.gen Vr;irt-,ilee welche mit dem kleineren Zündverzögertings- rge-oteilert werden-? einen - o#t-qoj.ten Irapule gleichzeitig von dem Steuergerät der mit deiü gi#deeeren Ziüidverz'dge=ngowinke.1 ge- f ahre-nen Gwuppe erhalten. 4. ehaltung häch den An- fziprüchen 1 bie 3" dar-M-rch -da-es die beiden Steuer- vat m to ausgeführt r2iiide die Doppellmpillee (Zwe ze) ä z,vählweioä bei dem einen oder a-nderän*,Üteue-rgerät abschaltbar -eind.- 5- Zyseiphagige_Ströjüridhterbrückenüdhaltung mach den. An- -dadurch gekei#nzeichnetr. dams iIiie richtige Polge. sprüchen- 1 b:iv-#, 4, der Ausoteuerung, der beiden du-rch Ab- und von positiven und-neßativen Vorägännungen der Regelverstärkört durch köntaktlo-se Behältmittelv-vorgenbunden 6. Zweiphaeige Stromzichterbrückenschaltung nach den An- I bie 5F; dadurch gekennzeichnet,r daus der Weclisel mi- ochem der ig Gleichrichterbetrieb züxüükgesteuürten Gefäßgruppe und der im Gleiehr#ichterbetrieb Voll offenen Gefäßgru-ppä bei Periodischem, Betrieb bei Begirai jeder Periode automatisch vor- genomen und dazu Vorspannungen zu den Regelverotärkerrn ,go%,ie Doppelliap-allu--e der St-euergieräfte -ab-* und zügeschaltet werden. 7. Zweiphaolge StroffiriC-hterbrüekeni3ühaltung nach den An- sprüchen 1 -bia 61 dadurch gekehnzelchnet, daaä der-Wechsel- der im Gleichrichterbetrieb zurückgestenerten und der.Im Gle-ichrielii-,92#-- betTieb voli offonen Gruppe jewo-pi.lö beim Übergang voril Gleic,-"h-- zum Viechselrichterbetrieb vorgenommen wird. 8..Xehrphaeige Stromrichterschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichuotg daas eine durch 3 teilbare Anzabl.'- von un pmetrisch gesteuerten zweiphanigen Brückenochaltungen eine mehrphaeige Saugdrossel zu einer Schaltung mit mindestena sechaphaniger Welligkeit verbunden eind,