DE1488911C - Stromrichter mit einem über mindestens zwei Hauptthyristoren abwechselnd gespei sten Transformator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromrichter mit einem über mindestens zwei Hauptthyristoren abwechselnd gespeisten und abwechselnd in die eine und die "andere Richtung magnetisierten Transformator, mit einem Widerstand, der einem der Hauptthyristoren parallel geschaltet ist und bei dem der andere der Hauptthyristoren bei Inbetriebnahme des Stromrichters zuerst gezündet wird.

Bei einem bekannten Stromrichter dieser Art wird der Transformator bei nicht ausgesteuerten Thyristoren in 2inem definierten Magnetisierungszustand gehalten und durch Ansteuern eines bestimmten Hauptthyristors bei Betriebsbeginn so ummagnetisiert, daß praktisch kein nennenswerter Überstrom auftreten kann (deutsche Auslegeschrift ; 1155197). Ohne eine derartige Maßnahme würden dagegen Überströme auftreten, deren Größe von dem jeweiligen Einschaltzeitpunkt innerhalb einer Periode der speisenden Wechselspannung im Vergleich zu dem vorangegangenen Ausschaltezeitpunkt abhängt. Solche Überströme körinen erhebliche Größe annehmen und sind vor allem in Anlagen mit Halbleiterbauelementen gefürchtet, weil dort mit Rücksicht auf einen wirksamen Schutz dieser Halbleiterbauelemente sehr flinke Sicherungen verwendet werden müssen, die dann häufig beim Einsehalten auslösen, sofern man nicht den Transformator überdimensioniert.

Bei dem eingangs genannten Stromrichter ist jedoch der Widerstand so angeordnet, daß er selbst bei nicht in Betrieb befindlichem Stromrichter ständig an der Speisespannungsquelle liegt und diese belastet. Da der Widerstand so bemessen sein muß, daß mindestens der volle Magnetisierungsstrom des Transformators fließen kann, führt dies zu beträchtlichen Verlusten.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die durch einen solchen; Widerstand hervorgerufenen Verluste auf ein Mindestmaß zu beschränken.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Stromrichter der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet,; daß in Reihe mit dem. Widerstand; eüt Hilfsthyristor liegt, der die umgekehrte Durchlaßrichtung wie derjenige Hauptthyristor hat, der zuerst gezündet wird, und daß der Hilfsthyristor vor diesem Hauptthyristor gezündet wird. ^;

Es ist bereits bekannt, einen Transformator über einen Dämpfungswiderstand an eine Wechselspannungsquelle zu schalten und diesen Dämpfungswiderstand nach dem Abklingen des Einschaltstromes automatisch mit; Hilfe des Kontaktes eines Schützes zu überbrücken. Bet dieser Anordnung muß man ans Sicherheitsgründen zwischen dem Einschalten des Transformators über den Dämpfungswiderstand; und dem Überbrücken des Dämpfungswiderstandes eine verhältnismäßig lange Zeitspanne verstreichen lassen, da der Zeitpunkt des direkten Anschlusses des Transformators an die Wechselspannungsqueüe innerhalb der einzelnen Halbwellen der von dieser Quelle gelieferten Wechselspannung dem Zufall überlassen ist.

Bei der Erfindung kommt man dagegen mit einer Einschaltverzögerung von nur einer einzigen Halbwelle aus, weil der Transformator durch eine gezielte Ansteuerung innerhalb der ersten Halbwelle, in eine definierte Remanenzlage gebracht wird und in der darauffolgenden Halbwelle aus dieser in die entgegengesetzte Remanenzlage ummagnetisiert wird.

Es ist ferner vorgeschlagen worden (deutsche Patentschrift 1192 315), die vorerwähnte Einschaltung

' eines Transformators über einen üämpfungswider-

stand dadurch zu verbessern, daß der den Dämpfungswiderstand überbrückende Relaiskontakt durch zwei antiparallelgeschaltete Thyristoren ersetzt wird, denen ein Steuersatz zugeordnet ist, der die Zündimpulse für die Thyristoren nach einer definierten Zeitverzögerung nach dem Anschalten des Transformators, über den. Dämpfungswiderstand liefert.

ίο Der Widerstand wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorzugsweise so bemessen, daß der zweibis fünffache Nennstroin an ihm einen Spannungsabfall erzeugt, der etwa der Nennspannung entspricht. Wenn man hierbei die Zeit zwischen dem Anlegen der Speisespannung und; dem Zünden des parallel zu diesem Widerstand liegenden Hauptthyristors gleich oder größer als die zweifache Pulslänge des Stromrichters wählt, dann können selbst schnelle Sicherungen durch die Einschaltströme nicht mehr aus-

gelöst werden. .. ■ ■

Die genannte Äusführungsform der Erfindung ist vorzugsweise zum Einschalten bei Leerlauf geeignet. Will man jedoch den belasteten Stromrichter einschalten, dann empfiehlt es sich, in Reihe zu dem Widerstand eine Diode zu schalten, deren Durchlaßrichtung der des parallelliegenden Hauptthyristors entgegengeriehtet ist. An Stelle einer Diode kann auch ein kleiner Hilfsthyristor verwendet werden. Dabei ist es zweckmäßig, denjenigen der beiden Hauptthyristören als. ersten zu zünden, über den ein Strom fließt, der den Transformator in entgegengesetzter Richtung magnetisiert als der Strom über den Widerstand.

Die beiden Hauptthyristoren können auch— wie beim; Wechselrichter in Mittelpunktschaltung — in verschiedenen Zweigen liegen oder — wie beim Wechselstromsteller — unmittelbar antiparallel geschaltet sein.

Fig. I zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Wechselstromsteller,

F ig. 2 die Magnetisierungskennlinie des: verwendeten Transformators, i ,

In Fig. 1 sind, mit 1 und 2 Hauptthyristoren bezeichnet, die einen Wechselstromsteller bäden_r dem ein Taktgeber Sf zugeordnet, ist. Der Wechselstrom^ steller liegt zwischen einer Wechselstromquelle Q und· einem Transformator Tr. Diesen Hauptthyristoren ist noch eine Reihenschaltung aus einem Hilfsthyristor 3 und' einem Widerstand R parallel geschaltet.

Solange die beiden Hauptthyristoren 1 und 2 sperren, fließt über den Transformator kein Strom.

Der Arbeitspunkt des Transformators liegt dann je nach Ausschaltzeitpunkt zwischen +B_r und — B_r.

Zum Einschalten zündet man zunächst den Hilfs-

y thyristor 3, wodurch in den Transformator Tr ein durch die Spannung der Stromquelle Q, den Widerstand R und den Scheinwiderstand des Transformators Tr bestimmter Magnetisierungsstrom fließt, durch den im Eisenkern des Transformators gerade die Sättigungsinduktknl· +Bs (vgl. Hysteresiskurve nacto Fig, 2) erzeugt wird. Danach wird dem Hauptthyristor 2 ein Zündimpuls gegeben.

Da sich dabei die magnetische Induktion in einen Bereich von etwa +Bs bis — Bs ändern kann, wird der Eisenkern des Transformators Tt beim Einschalten nicht in den Sättigungsbereich gesteuert Man braucht hierzu dem Hilfsthyristor 3 nur einen Zündimpuls während der ersten Periode zu geben und dann den Thyristor 2 zu zünden. Die Phasensteue-

rung selbst, wird hierbei mit dem Taktgeber St durchgeführt.

Durch die beschriebene Anordnung ist es möglich, die Größe/eines gegebenen.Transformators am besten auszunutzen. Man braucht vor allem den Transformator nicht nennenswert größer zu berries-, sen, als es mit Rücksicht, auf Spannung und Typerileistung notwendig ist. Wählt man beispielsweise das Verhältnis von Nennspannung zu dem Produkt aus Widerstand und Nennstrom gleich 2 und das Verhältnis von. Magnetisierungsstrom zu Nennstrom gleich 0,1, dann kann man den Transformator bis zu 95°/o ausnutzen- Eine noch bessere Ausnutzung ergibt sich, wenn man das erstgenannte Verhältnis größer (praktisch durchaus bis 5 zulässig) und das an zweiter Stelle genannte Verhältnis kleiner (besseres , Kernmaterial) wählt.

Für die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 4 wird Schutz nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 beansprucht - ao

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ", 1. Stromrichter mit einem über mindestens zwei Hauptthyristoren abwechselnd gespeisten und abwechselnd in die eine und die andere Rieh- «5 tung magnetisierten Transformator mit einem Widerstand, der einem: der Hauptthyristoren parallel. geschaltet ist und bei dem der andere der Hauptthyristoren bei Inbetriebnahme des Stromrichters zuerst gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß. in Reihe mit dem Widerstand ein Hilfsthyristor liegt, der die umgekehrte Durchlaßrichtung wie derjenige Hauptthyristor hat, der zuerst gez&äst -sird, und daß der Hilfsthyristor vor diesem Hauptthyristor gezündet wird. .
2. 2. Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand so bemessen ist, daß der zwei- bis fünffache Nennstrom einen Spannungsabfall erzeugt, der etwa der Nennspannung entspricht.
3. 3. Stromrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit zwischen dem Anlegen der Speisespannung und dem Zünden des parallel zu dem Widerstand liegenden Hauptthyristors gleich oder größer als die zweifache Pulslänge ist.
4. 4. Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hauptthyristoren antiparällel geschaltet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen