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DE19634905A1 - Gleichrichterschaltung - Google Patents

Gleichrichterschaltung

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Publication number
DE19634905A1
DE19634905A1 DE19634905A DE19634905A DE19634905A1 DE 19634905 A1 DE19634905 A1 DE 19634905A1 DE 19634905 A DE19634905 A DE 19634905A DE 19634905 A DE19634905 A DE 19634905A DE 19634905 A1 DE19634905 A1 DE 19634905A1
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DE
Germany
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switch
auxiliary
main
voltage
switches
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Withdrawn
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DE19634905A
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English (en)
Inventor
Steffen Dr Ing Berent
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
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Publication date
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/66Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal
    • H02M7/68Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichrichterschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorgeschlagene Gleichrichterschaltung kann beispielsweise in der elektrischen Antriebstechnik (Gleichstromantriebe), bei Batterieladegeräten und bei unterbrechungsfreien Stromversorgungsanlagen eingesetzt werden.
Da Gleichstromantriebe in vier Quadranten betrieben werden können (Gleichspan­ nung größer, gleich oder kleiner Null, Gleichstrom größer, gleich oder kleiner Null), kommen zu ihrer Speisung bei Verwendung konventioneller Technik im allgemeinen Umkehrstromrichter, d. h. zwei antiparallele Sechspulsgruppen (Gleichrichter, Wech­ selrichter) mit insgesamt zwölf Thyristoren zum Einsatz. Beim Übergang vom motori­ schen Betrieb in den generatorischen Betrieb bzw. umgekehrt vom generatorischen Betrieb in den motorischen Betrieb sind in diesem Fall entweder nachteilige Totzei­ ten in Kauf zu nehmen oder zusätzliche Kreisstromdrosseln für die fließenden Kreisströme zu installieren sowie spezielle Ansteuerverfahren zu realisieren. Das Funktionsprinzip derartiger Stromrichter bedingt daß Umkehrstromrichter dem drei­ phasigen Netz sowohl sinusförmige Ströme entnehmen, als auch erhebliche Ober­ schwingungen, Blindleistung sowie Netzrückwirkungen verursachen, so daß im drei­ phasigen Netz in nachteiliger Weise aufwendige Filter vorgesehen werden müssen.
Ist eine sinusförmige, dreiphasige Stromaufnahme im mittleren Leistungsbereich gefordert, so kann ein IGBT-Stromrichter, bestehend aus einem netzseitigen PWM-Gleich­ richter (pulsweitenmodulierter Gleichrichter) und einem Vierquadrantensteller eingesetzt werden. Durch das PWM-Modulationsverfahren werden sinusförmige Netzströme bei einstellbarem Leistungsfaktor realisiert. Es werden zehn IGBT′s mit zehn Inversdioden sowie im Zwischenkreis teure und vergleichsweise unzuverlässi­ ge Elektrolytkondensatoren benötigt. Die durch die harten Schaltvorgänge beding­ ten erheblichen Schaltverluste begrenzen die maximale Schaltfrequenz derartiger Stromrichter im mittleren Leistungsbereich auf 10 bis 20 kHz bei einem Wirkungs­ grad von ca. 90%.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichrichterschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine höhere Leistungsdichte aufweist, einen höheren Wirkungsgrad besitzt und höhere Schaltfrequenzen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungs­ gemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der vorgeschlagene neuartige Gleichrichter PWM-Modulationsverfahren bei sehr gerin­ gen Schaltverlusten gestattet. Der Gleichrichter kann dem dreiphasigen Netz sinus­ förmige Ströme bei einem Leistungsfaktor von cosϕ = 1 entnehmen bzw. sinusförmige Ströme bei einem Leistungsfaktor von cosϕ = -1 in das Netz einspeisen. Die im Ver­ gleich zu konventionellen Gleichrichtern hohe mögliche Schaltfrequenz gestattet ferner eine substantielle Reduktion des Filteraufwandes im dreiphasigen Netz. Die vorgeschlagene Schaltung kann somit vorteilhaft in allen Gleichrichteranwendungen eingesetzt werden, in denen keine galvanische Trennung zwischen dem dreiphasi­ gen Netz und der Gleichstromseite notwendig ist.
Beim Übergang vom motorischen in den generatorischen Betrieb bzw. vom genera­ torischen in den motorischen Betrieb sind vorteilhaft weder Totzeiten einzuhalten, noch sind spezielle Ansteuerverfahren sowie zusätzliche Kreisstromdrosseln not­ wendig.
Im Vergleich zur PWM-Gleichrichter-Vierquadrantenstellerstruktur ist der Leistungs­ halbleiteraufwand mit zwölf IGBT′s und zwölf Dioden (oder zwölf GTO′s) mit 33% reduzierten Nennströmen sowie zwei IGBT′s und zwei Dioden (oder zwei GTO-Thyristoren oder schnellen Thyristoren) mit sehr kleinem Nennstrom in etwa gleich groß. Die 33%-Reduzierung der Nennströme ist die Folge der effektiven Parallel­ schaltung der Hauptschalter einer Schaltergruppe. Der vorgeschlagene Gleichrichter benötigt jedoch substantiell weniger passive Komponenten, beispielsweise keine Kapazitäten auf der Gleichstromseite aufgrund der einstufigen Leistungsumwand­ lung. Wegen der höheren Schaltfrequenz ist auch der Filteraufwand reduziert. Die prinzipbedingt geringen Schaltverluste haben vorteilhaft weiterhin eine Reduktion des Kühlaufwandes und eine Erhöhung des Wirkungsgrades zur Folge.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Schaltung eines quasiresonanten Gleichrichters (modifizierter Ma­ trixstromrichter),
Fig. 2 die Definition der 60°-Eingangsspannungsintervalle,
Fig. 3 eine Tabelle des Pulsmusters des quasiresonanten Gleichrichters,
Fig. 4 Strom- und Spannungsverläufe einer ARCP-Kommutierung in einem Spannungsintervall (Spannungsintervall 6),
Fig. 5 Schalterspannungen und Schaltergruppenstrom des quasiresonanten Gleichrichters in einem Spannungsintervall (Spannungsintervall 6).
In Fig. 1 ist die Schaltung eines quasiresonanten Gleichrichters (modifizierter Ma­ trixstromrichter, zum Matrixstromrichter siehe z. B. S. Bernet, T. Matsuo, T.A. Lipo, A Matrix Converter Using Reverse Blocking NPT-IGBT′s and Optimized Pulse Pat­ terns, Conf. Rec. IEEE-PESC, Baveno, Juni 1996, pp. 107 bis 113) dargestellt. Ein dreiphasiges Filter mit Filterinduktivitäten LF1 bzw. LF2 bzw. LF3 in den Phasen und Filterkapazitäten CF1 bzw. CF2 bzw. CF3 zwischen den Phasen liegt einerseits am dreiphasigen Netz mit den Netzspannungen u₁, u₂, u₃ und andererseits an den zwei jeweils dreiphasigen Schaltergruppen des Gleichrichters. Die auf den Sternpunkt des Netzes bezogenen Eingangsspannungen des Gleichrichters bzw. der beiden Schaltergruppen betragen ui1, ui2, ui3 (allgemein mit ui bezeichnet) und die verkette­ ten Spannungen ui12, ui23, ui31. Die Eingangsströme des Gleichrichters bzw. der Schaltergruppen sind mit ii1, ii2, ii3 bezeichnet.
Die erste Schaltergruppe weist drei jeweils mit einer Phase verbundene Hauptschal­ ter S₁₁, S₁₂, S₁₃ auf. Den Hauptschaltern liegen Resonanzkapazitäten Cr11, Cr12, Cr13 parallel. Die Schalterspannungen (= Spannungen an den Resonanzkapazitäten) be­ tragen uC11, uC12, uC13. Die Ausgänge der Hauptschalter S₁₁, S₁₂, S₁₃ sind miteinander verbunden, wobei der über den gemeinsamen Ausgang fließende Schaltergruppen­ strom mit isg1 und die Ausgangsspannung dieser ersten Schaltergruppe mit uo1 be­ zeichnet sind.
Die zweite Schaltergruppe weist ebenfalls drei jeweils mit einer Phase verbundene Hauptschalter S₃₁, S₃₂, S₃₃ auf. Den Hauptschaltern liegen Resonanzkapazitäten Cr31, Cr32, Cr33 parallel. Die Ausgänge der Hauptschalter S₃₁, S₃₂, S₃₃ sind miteinander verbunden, wobei der über den gemeinsamen Ausgang fließende Schaltergruppen­ strom mit isg3 und die Ausgangsspannung dieser zweiten Schaltergruppe mit uo3 be­ zeichnet sind.
Die Ausgänge beider Schaltergruppen sind miteinander über einen Hilfsschalter AS₃₁ einer Hilfskommutierungseinrichtung mit seriengeschalteter Resonanzinduktivi­ tät Lr3 verbindbar. Der Strom über die Hilfskommutierungseinrichtung ist mit ia31 be­ zeichnet.
Die Verbindungspunkte der Hilfskommutierungseinrichtung mit den Ausgängen der beiden Schaltergruppen bilden die Lastanschlüsse des Gleichrichters, zwischen de­ nen eine Spannung uo31 ansteht und über die die Ausgangsströme io1 bzw. io3 fließen. Die Lastinduktivität beträgt Ld und die Lastspannung (= Gleichspannung) ud.
Im linken Abschnitt der Fig. 1 ist beispielhaft der Aufbau eines Hauptschalters (Viersegmentschalters) S₁₁, S₁₂, S₁₃, S₃₁, S₃₂, S₃₃ (allgemein S) sowie des Hilfsschal­ ters (Viersegmentschalter) AS₃₁ (allgemein AS) dargestellt. Wie zu erkennen ist, besteht der Viersegmentschalter aus zwei IGBT-Halbleitern T₁, T₂ und zwei Invers­ dioden D₁, D₂, wobei sowohl D₁ und T₁ als auch D₂ und T₂ jeweils parallelgeschaltet sind und beide Parallelschaltungen in Serie liegen. Die zwei IGBT-Halbleiter und Inversdioden zur Bildung des Hilfsschalters AS₃₁ sind für wesentlich kleinere Nenn­ ströme zu bemessen als die Baukomponenten zur Realisierung der Hauptschalter S₁₁. . .S₃₃.
Alternativ können die Viersegmenthauptschalter S auch auf der Basis von anderen aktiv ausschaltbaren Leistungshalbleiterbauelementen (wie z. B. GTO′s, MOSFET′s, Bipolartransistoren oder MCT′s) sowie gegebenenfalls notwendigen Dioden reali­ siert werden. Im Gegensatz dazu kann der Viersegementhilfsschalter AS alternativ unter Verwendung aktiv einschaltbarer Leistungshalbleiterbauelemente (wie z. B. Thyristoren, GTO′s, MCT′s, MOSFET′s oder Bipolartransistoren) sowie den gegebe­ nenfalls notwendigen Dioden verwirklicht werden. Im oberen Leistungsbereich ist insbesondere der Einsatz von zwölf sperrfähigen GTO′s in den Hauptschaltern so­ wie zwei sperrfähigen GTO′s oder zwei sperrfähigen schnellen Thyristoren mit re­ duzierten Nennströmen im Hilfsschalter möglich, wobei jeweils zwei GTO-Thy­ ristoren bzw. zwei schnelle Thyristoren parallelgeschaltet sind.
In einem konventionell hart schaltenden Matrixstromrichter finden im allgemeinen zur Hälfte induktive Kommutierungen und zur Hälfte kapazitive Kommutierungen statt. Eine induktive Kommutierung (positiver Leistungsgradient) wird dabei durch einen aktiven Einschaltvorgang eines Viersegmentschalters eingeleitet und durch einen passiven Ausschaltvorgang des ausschaltenden Viersegmentschalters wäh­ rend des Rückstromabrisses beendet. Im Gegensatz dazu wird eine kapazitive Kommutierung (negativer Leistungsgradient) durch einen aktiven Ausschaltvorgang eines Viersegmentschalters ausgelöst und durch einen passiven Einschaltvorgang des an der Kommutierung beteiligten Viersegmentschalters bei einer Schalterspan­ nung von nahezu Null abgeschlossen. Verwendet man zur Ansteuerung des Matrix­ konverters das in M.G.B. Venturini and A. Alesina, "Intrinsic amplitude limits and op­ timum design of 9-switches direct PWM-ac-ac converters", Conf. Rec. IEEE-PESC, 1988, Seite 1284 bis 1291 abgeleitete Ansteuerverfahren, so kann man eingangs­ seitig sinusförmige Ströme bei einstellbarem Leistungsfaktor und dem maximal mög­ lichen Spannungsübersetzungsverhältnis generieren. Da dieser Algorithmus aber nur die Tastverhältnisse bestimmt, hat man bei einem konventionellen, hart schal­ tenden Matrixstromrichter den Freiheitsgrad, die Pulsmuster zu optimieren.
In dem vorgeschlagenen als Gleichrichter verwendeten quasiresonanten Matrix­ stromrichter gemäß Fig. 1 bestimmt die Funktion der Kommutierungseinrichtung so­ wohl die Schaltreihenfolge als auch die Pulsmuster.
Setzt man symmetrische Eingangsspannungen
Ui1 = Ui·COS (ωit + θi)
ui2 = Ui·COS (ωit + θi - 120°)
ui3 = Ui·COS (ωit + θi + 120°)
mit
Ui = Amplitude der Eingangsspannung
ωi = Netz-Kreisfrequenz
θi = Verschiebungswinkel
fi = Netzfrequenz
Ti = Netz-Periodendauer
voraus, so können sechs Spannungsintervalle 1 bis 6 (ui-Intervalle) definiert werden, in denen keine der drei verketteten Spannungen ui12, ui23 und ui31 ihre Polarität än­ dert. Fig. 2 zeigt hierzu die zeitlichen Verläufe der Eingangsspannungen ui1, ui2, ui3 und der verketteten Spannungen. Für einen Verschiebungswinkel θi = 0 ergeben sich die Spannungsintervalle wie folgt:
Spannungsintervall 1: 0° ωi t 60°
Spannungsintervall 2: 60° ωi t 120°
Spannungsintervall 3: 120° ωi t 180°
Spannungsintervall 4: 180° ωi t 240°
Spannungsintervall 5: 240° ωi t 300°
Spannungsintervall 6: 300° ωi t 360°
Die Tabelle des Pulsmusters des quasiresonanten Gleichrichters gemäß Fig. 3 zeigt, daß es in jedem der sechs Spannungsintervalle (ui-Intervalle) 1 bis 6 sowohl für positive als auch für negative Ausgangsströme io1, io3 (iox < 0, iox < 0; x = 1, 3) stets ein Pulsmuster gibt, in dem während einer Periode TS der Schaltfrequenz fS zwei kapazitive Kommutierungen und eine ARCP-Kommutierung (ARCP = Auxiliary Re­ sonant Commutated Pole) stattfindet. Die Schaltreihenfolge "vorwärts" ist mit F (Kommutierung von S₁₁ zu S₁₂ zu S₁₃ zu S₁₁ usw. und von S₃₁ zu S₃₂ zu S₃₃ zu S₃₁ usw.) und die Schaltreihenfolge "rückwärts" mit B (Kommutierung von S₁₁ zu S₁₃ zu S₁₂ zu S₁₁ usw. und von S₃₁ zu S₃₃ zu S₃₂ zu S₃₁ usw.) bezeichnet.
Eine ARCP-Kommutierung ist dabei eine kapazitive Kommutierung, die durch die Umwandlung einer induktiven Kommutierung ermöglicht wird. Die Transformation der induktiven Kommutierung wird durch eine Umkehr der Polarität des Schalter­ gruppenstromes isg1 oder isg3 unter Verwendung der Hilfskommutierungseinrichtung mit dem Hilfsschalter AS₃₁ verwirklicht.
Die Realisierung der ARCP-Kommutierungen in den zwei Schaltergruppen setzt aber nicht nur die Verwendung der in der Tabelle gemäß Fig. 3 angegebenen Schaltreihenfolgen voraus, sondern auch die Synchronisation der zwei ARCP-Kom­ mutierungen in den zwei Schaltergruppen während der Periode TS. Werden die Pulsmuster der Tabelle verwendet, so löst die Schaltergruppe mit dem kürzesten ersten Tastverhältnis die ARCP-Kommutierungen in beiden Schaltergruppen aus. Der in der Schaltergruppe mit dem längeren ersten Tastverhältnis noch verbleibende Tastverhältnisanteil wird dann am Ende der Periode TS realisiert.
Alternativ zu den in der Tabelle gemäß Fig. 3 angegebenen Pulsmustern ist es je­ doch auch möglich, die ARCP-Kommutierungen bei gleicher Schaltreihenfolge am Ende der Periode TS zu synchronisieren.
Nachfolgend werden an Hand von Fig. 4 Strom- und Spannungsverläufe einer ARCP-Kommutierung in einem Spannungsintervall (Spannungsintervall 6) beispiel­ haft beschrieben. Die ARCP-Kommutierung in beiden Schaltergruppen wird durch das aktive Einschalten des Hilfsschalters AS₃₁ eingeleitet (ia31 steigt an). Bedingt durch die Spannungspolarität über dem Hilfszweig AS₃₁ - Lr3 nimmt der Strom ia31 über die Hilfskommutierungseinrichtung im gleichen Maß betragsmäßig zu wie die Schaltergruppenströme isg1 und isg3 betragsmäßig abnehmen und schließlich ihre Polarität ändern. Wird der negative Booststrom -ib erreicht, so werden die leitenden Hauptschalter in beiden Schaltergruppen zum gleichen Zeitpunkt aktiv ausgeschaltet (Synchronisation) und die Schaltergruppenströme isg1, isg3 kommutieren zunächst in die drei Resonanzkapazitäten Crxy (x = 1, 3; y = 1, 2, 3) der jeweiligen Schaltergruppe.
Die Resonanzkapazitäten werden dann während eines Schwingungsvorganges um­ geladen, so daß die einzuschaltenden Hauptschalter der beiden Schaltergruppen vorteilhaft passiv bei einer Schalterspannung von Null sehr verlustarm einschalten können. Da die Spannung uo31 über der Hilfskommutierungseinrichtung während des Schwingungsvorganges ihre Polarität ändert(von ui12 nach -ui12), nimmt der Strom ia31 in der Hilfskommutierungseinrichtung nach dem Einschalten der neuen Hauptschal­ ter betragsmäßig ab und die Schaltergruppenströme isg1, isg3 nähern sich ihren sta­ tionären Werten. Mit dem Ausschalten des Hilfsschalters AS₃₁ während des Rück­ stromabrisses ist schließlich der neue stationäre Zustand erreicht.
Die Dimensionierung der Resonanzkapazitäten Crxy und der Resonanzinduktivität Lr3 wird wesentlich dadurch vereinfacht, daß die Kommutierungsspannung der ARCP-Kommutierung stets die betragsmäßig größte verkettete Spannung ist.
Neben der ARCP-Kommutierung finden in jeder der zwei Schaltergruppen zwei na­ türliche kapazitive Kommutierungen in jeder Periode der Schaltfrequenz statt, die nicht synchronisiert werden müssen (siehe in der Tabelle die mit c gekennzeichne­ ten Kommutierungen).
Fig. 5 zeigt beispielhaft die Schalterspannungen uC13, uC12 und uC11 der Hauptschalter S₁₁ bis S₁₃ und den Schaltergruppenstrom isg1 im Spannungsintervall 6. Da der Aus­ gangsstrom io1 positiv ist, wird entsprechend der Tabelle gemäß Fig. 3 das Pulsmu­ ster S₁₂/S₁₁/S₁₃/S₁₂ (siehe vorletzte Zeile in der Tabelle mit x = 1) realisiert. Im Zeit­ raum vor t₁ leitet der Hauptschalter S₁₂, im Zeitraum zwischen t₂ und t₃ leitet der Hauptschalter S₁₁, im Zeitraum zwischen t₄ und t₅ leitet der Hauptschalter S₁₃ und im Zeitraum nach t₆ leitet wiederum der Hauptschalter S₁₂.
Der Polaritätswechsel des Schaltergruppenstroms isg1 (siehe hierzu auch den Verlauf von isg1 in Fig. 4 mit dem Polaritätswechsel) bedingt die ARCP-Kommutierung (in der Tabelle gemäß Fig. 3 mit a gekennzeichnet) des Ausgangsstromes io1 vom Haupt­ schalter S₁₂ auf den Hauptschalter S₁₁ unter Mitwirkung des Hilfsschalters AS₃₁. Die folgenden beiden Kommutierungen des Ausgangsstromes io1 vom Hauptschalter S₁₁ zum Hauptschalter S₁₃ bzw. vom Hauptschalter S₁₃ zum Hauptschalter S₁₂ sind na­ türliche kapazitive Kommutierungen (in der Tabelle gemäß Fig. 3 mit c gekennzeich­ net), die ohne Betätigung der Hilfskommutierungseinrichtung ablaufen.
Somit wird in den Hauptschaltern vorteilhaft ausschließlich kapazitiv geschaltet (d. h. aktiv aus und passiv bei einer Schalterspannung von Null ein) und die Hauptschalter S₁₁, S₁₂, S₁₃ sowie S₃₁, S₃₂ und S₃₃ werden als Nullspannungsschalter ZVS (Zero Voltage Switch) betrieben. Der Hilfsschalter AS₃₁ der Hilfskommutierungseinrichtung schaltet hingegen nur induktiv (d. h. aktiv ein und passiv während des Rückstromab­ risses aus). Dieser Hilfsschalter AS₃₁ arbeitet folglich als Nullstromschalter ZCS (Zero Current Switch). Da der Hilfsschalter AS₃₁ nur kurze Strompulse führt, kann sein Nennstrom wesentlich kleiner als derjenige der Hauptschalter sein.
Eine Reduktion der Schaltverluste der Nullspannungsschalter ZVS kann realisiert werden, wenn die Resonanzkapazität über den durch die Ausgangskapazität der Halbleiterschalter vorgegebenen minimalen Wert hinaus vergrößert wird. Eine Ent­ lastung der Einschaltvorgänge des Hilfsschalters AS₃₁ ist durch eine Vergrößerung der Resonanzinduktivität Lr3 möglich. Der Booststrom ib ist so zu bemessen, daß die durch ihn in den Schwingkreis gebrachte zusätzliche Energie die während des Schwingungsvorganges auftretenden Verluste deutlich übertrifft.
Die vorstehend beschriebene resonante Gleichrichterschaltung ermöglicht im Ver­ gleich zu einer Gleichrichterschaltung eines konventionellen Matrixstromrichters nicht nur die Realisierung sehr geringer Schaltverluste sondern auch eine einfache Verwirklichung des Stromrichterschutzes. So können bei Kurzschluß in einer oder beiden Schaltergruppen des Stromrichters alle Hauptschalter S₁₁, S₁₂, S₁₃, S₃₁, S₃₂, S₃₃ aktiv ausgeschaltet werden, wenn der Hilfsschalter AS₃₁ unmittelbar nach dem Abschalten der Hauptschalter aktiv eingeschaltet wird. Der gegebenenfalls fließende Laststrom kann dann in dem durch die Hilfskommutierungseinrichtung zur Verfügung gestellten Freilaufkreis fließen. In diesem Fall muß der Hilfsschalter AS₃₁ so bemes­ sen sein, daß er neben der stationären Beanspruchung mit kurzen Strompulsen im Fehlerfall auch den freilaufenden Laststrom führen kann.

Claims (3)

1. Gleichrichterschaltung in Dreiphasen-Brückenschaltung mit Viersegment­ schaltern als Hauptschalter (S₁₁, S₁₂, S₁₃, S₃₁, S₃₂, S₃₃) dadurch gekennzeichnet, daß den Hauptschaltern jeweils eine Resonanzkapazität (Cr11, Cr12, Cr13, Cr31, Cr32, Cr33) parallel liegt und daß zwischen beiden Gleichstromanschlüssen eine Hilfskommutie­ rungseinrichtung mit einem als Viersegmentschalter ausgebildeten Hilfsschalter (AS₃₁) mit in Serie hierzu geschalteter Resonanzinduktivität (Lr3) vorgesehen ist.
2. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hauptschalter und/oder Hilfsschalter jeweils zwei in Serie geschaltete Parallel­ schaltungen eines IGBT-Halbleiters (T₁, T₂) mit einer Inversdiode (D₁, D₂) vorgese­ hen sind.
3. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hauptschalter jeweils zwei sperrfähige parallelgeschaltete GTO-Thyristoren und im Hilfsschalter zwei parallele sperrfähige GTO-Thyristoren oder schnelle Thyristo­ ren vorgesehen sind.
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