CH421273A

CH421273A - Anordnung der Ventile eines Halbleiter-Stromrichters an dem zugehörigen Transformator

Info

Publication number: CH421273A
Application number: CH1177164A
Authority: CH
Inventors: Frase Oskar
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1963-09-11
Filing date: 1964-09-09
Publication date: 1966-09-30
Also published as: DE1208807B

Description

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Anordnung der Ventile eines Halbleiter-Stromrichters an dem zugehörigen Transformator Bei Halbleiter - Stromrichteranlagen für hohe Gleichströme ist es bekanntlich notwendig, eine bestimmte Anzahl von Halbleiterventilen, .die als Halbleiterzellen bezeichnet sind, parallel zu schalten. Hierzu ist es zweckmässig und üblich, die parallel ge- ,schalteten Ventile jedes Ventilzweiges der Strom- richteDschaltung zu sogenannten Ventilsäulen, :

die aus den Stromführungsschienen und ,den dazwischen liegenden Halbleiterventilen bestehen, zu vereinigen. Die betreffenden Ventile jeder Ventilsäule sind auf der einen Stromführungsschiene feist montiert und mit der anderen Stromfühnungsschiene durch je einen flexiblen Auschluss verbunden. Die Zu- .und Abführung ,des gesamten Ventilstromes jeder Ventilsäule erfolgt zweckmässig an den einander entgegengesetzten Schienenenden jeder .Säule,

-so .dass sich für jede der parallel geschalteten Halbleiterzellen eine gleich lange Strombahn und damit ein gleich grosser Leitungswiderstand ergibt.

Zur Erzielung kurzer Verbindungen werden die Ventilsäulen in der Umgebung des zugehörigen Stromrichtertransformators in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Sekundärwicklungen angeordnet, so dass je eine der Stromführungsschienen mit der zugehörigen S@ekunidärwicklung :durch :ein relativ kur- zes Leiterstück verbunden werden kann.

Damit ist .die Anordnung jeder Ventilsäule :und der zugehörigen Sekun@därwicklun:g dies in der Regel dreischenkligen Transformators des Stromrichters gleichartig. Die Transformatoren üblicher Bauweise, deren Schenkel oder Kernsäulen in der in Fig. 1 veranschaulichten Weise bekanntlich in einer Ebene liegen, sind indessen magnetisch unsymmetrisch, was ,zur Folge hat,

@dass unter .den Ventilsäulen zwei die doppelte Entfernung voneinander haben wie @die je zwei übrigen Ventilsäulen.

Dies wird durch die :schematische Darstellung in Fig. 2 erläutert. Die Anordnung entspricht einer Stromrichterschaltung mit einem Sechsphasentrans- formator mit einer aus zwei Drwiphasznsternen zusammengesetzten Sekundärwicklung und einer zwei- phasigen Saugdrossel.

Die Sekundärwicklung eines derartigen Transformators bildet bekanntlich mit den Ventilen zwei den Dreiphasensbernen entsprechende Kommutierungsgruppen, deren Ventile sich unabhängig voneinander .ablösen. In dem vorliegenden Beispiel nach Fig. 2 ist überdies jeder Dreipha:s!en- stern .aus zwei parallelen Teilwicklungen zusammengesetzt, von denen jede Teilwicklung @an eine Ventilsäule angeschlossen ist.

Wie man weiterhin erkennt, sind die zu den beiden mit (+) und (-) bezeichneten Anschluss- polen des Stromrichters führenden und von ,dem Gleichstrom durchflossenen Schienen auf zueinander entgegengesetzten Seiten angeordnet, so dass auch für die gesamten Ventilströme der Transformator- ph:as,en gleichlange Strombahnen und damit .gleichgrosse Leitungswiderstände erzielt wenden.

Diese Massnahme kann jedoch nicht verhindern, dass die erwähnte magnetische Ursymmetrie ödes Transformators verschieden lange Stromwege für den Kommutierungsvorgang der sich jeweils ablösenden Ventile innerhalb jeder Kommutierungsgruppe vergibt.

Die Folge hiervon sind verschieden :grosse in- duktive .und ohmsche Widerstände der Kommutie- rungsstromkreise und idamit unterschiedliche Kom- mutierungs- oder überl.appungswinkel der Ventilströme. Dies führt zu grösseren Gleich:spannungs- ,abfällen und ebenfalls zu erhöhten und zusätzlichen Oberschwingungen der Gleichspannung.

Diese Nachteile lassen sich vermeiden, wenn man Dreischenkeltransforma-toren verwendet, deren Kernsäulen in bekannter Weise derart symmetrisch angeordnet sind, dass ihre Längsachsen nach den Eck-

punkten seines gleichseitigen Dreiecks orientiert isind. Die Kernjoche dieser Transformatoren sind stern- förmig ausgebildet.

Der Kerneines solchen Transformators ist in Fig. 3 in perspektivischer Darstellung veranschaulicht.

Eine Stromnichteranlage nut einem derartigen Transformator lässt eine völlig asymmetrische Anordnung der vorgenannten Ventilsäulen zu. Hierauf gründet sich :

die Erfindung. Sie bezieht sich auf eine Anordnung der Ventile eines Halbleiter-Strom- richters an .dem zugehörigen Transformator, insbe- sondere eines Hocbstrom-Stromrichtess, in welcher Anordnung der Transformator derart symmetrisch ausgebildet ist, -dass die Längsachsen @seiner Kernsäulen nach den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks orientiert sind, dessen Mittelpunkt auf ider Mit- telaohse d ;es Transformators liegt.

Die Erfindung besteht darin, dass die aus je zwei Stromschienen und den zwischen diesen angeordneten Halbleiterzellen gebildeten Ventilsäulen parallel zu den Längsachsen der Kernsäulen in unmittelbarer Umgebung der Sekundarwicklungen des Transformators symmetrisch ,angeordnet sind, so @dass die Stromschienen auf Zylinderflächen liegen, denen Achsen mit der Mittelachse des Transformators zusam- menfallen.

Der angenommene Transformatorkern des symmetrisch ausgebildeten Transformators, wie dieser bei dem Gegenstand der Erfindung angewendet wird, hat .die bereits erwähnte in Fig. 3 gezeigte Forun. Seine Kernsäulen sind mit 1 bezeichnet.

Ein Beispiel für die Anordnung der Ventile eines Halbleiter-Stromrichters nach ider Erfindung ist in Fig. 4 in Seitenansicht und in Fig. 5 in Aufsicht dargestellt.

In idiesem Beispiel isst ange- nommen, dass der zugehörige Transformator ,als Öltransformator ausgeführt ist. Sein zylindrisch iaus- gbildetes Gehäuse ist mit 2 bezeichnet. Zur Rück- kühlung des Öles dienen drei symmetrisch ausgebildete Radiatoren 3.

Die Wicklungen des Trans- formators sind mit 4 bezeichnet, sie sind in Fig. 4 gestrichelt angedeutet.

Der Sekundärwicklung jeder Kernsäule :sind vier Ventilsäulen zugeordnet. Jede Ventilsäule besteht aus zwei Stromschienen 5 und 6 und den zwischen ihnen angeordneten parallel geschalteten Halbleiterzellen 7.

Die Ventilsäulen sind, wie Fig. 4 erkennen lässt, parallel zu den Längsachsen der Kernsäulen ü' un- mittelbarer Umgebung :

der Sekundärwicklungen des Transformators symmetrisch angeordnet, iso dass idhe Stromschienen ,auf Zylinderflächen liegen, deren Achsen mit der Mittelachse des Transformators zusam- men fallen. Hierdurch ergeben sich kürzeste und dabei gleich lange Leitungsverbindungen und ein völlig symmetrisches Kommutierungsverh:

alten dar Ventilzweige des Stromrichters. Hierbei ist der Raum. lauf :dem Umfang ides Transformators so ;gross, dass sämtliche zu den Teilwicklungen seiner Kernsäule ge- hörigen Ventilsäulen .auf der Zone der Zylinderfläche nebeneinander untergebracht werden können. Dadurch sind alle Teile der Ventilsäulen und ihre Anschlussleitungen von .aussen bequem zugänglich.

Die äusseren Stromschienen 5, die beispielsweise den positiven Pol :des Gl6chnchtensbilden, sind nach .einer Weiterbildung der Erfindung mit An .schlusssehienen 8 verbunden, die den Transformator dachförmig überdecken rund zu ider in ider Mittel- üchse ides Transformators gelegenen gemeinsamen Anschlussschiene (-i-) geführt sind.

Bei dem vorliegenden Beispiel eines Öltransformators, der in bekannter Weise mit seitlichen Durchführungen für die Anschlüsse der Sekundärwicklungen versehen ist, sind die Ventilsäulan,ausser- halb des Transformatongehäuses angeordnet, so idass sie leicht zugänglich sind.

Die Ventilsäulen können auf einzelnen Gerüsten montiert oder ungetrennten Schränken angeordnet sein.

Die in dem in Fig. 4 ;gezeigten Beispiel vorhandenen, der Rückkühlung des Öles dienenden Radiatoren ergeben freie Zwischenräume, die es zweckmässig erscheinen lassen, die Ventilsäulen innerhalb dieser Zwischenräume .anzuordnen, so dass der das Tnansformatorgehäuse umgebende zylindrische Raum von den Radiatoren und den Ventilsäulen gleichmässig ausgefüllt ist.

Claims

PATENTANSPRUCH Anordnung der Ventile seines Halbleiter-Strom- richters an dem zugehörigen Transformator, insbesondere eines Hochstrom-Stromrichters, bei welcher Anordnung der Transformator derart symmetrisch ausgebildet ist, :dass (die Längsachsen seiner Kern- @säulen nach den Eckpunkten :eines gleichseitigen Dreiecks orientiert sind, :

dessen Mittelpunkt auf der .Mittelachse des Transformators liegt, dadurch gekenn- zeichnet, dass die aus je zwei Stromschienen (5, 6) und den zwischen diesen angeordneten Halbleiter- zellen (7) gebildeten Ventilsäulen parallel zu. den Längsachsen der Kernsäulen (1) .in innmittelbarer Umgebung der Sekundärwicklungen (4)

des Trans- formators symmetrisch angeordnet sind, iso dass die Stromschierem. auf Zylinderflächen liegen, ideren Achsen mit der Mittelachse des Transformators zusam- menfallen. UNTERANSP,RüCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch :gekennzeichnet, dass die den positiven oder negativen Pol :

des Stromrichters bildenden Schienen (5) der Ventilsäulen Anschlussschenen (8) tragen, idie den Transformator @dachförmig überdecken und zu einer in der Mittelachse des Transformators gelegenen .gemeinsamen Anschlussschiene (-i-) geführt sind. 2.

Anordnung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, mit einem Öltransformator, der mit seitlich .angeordneten Durchführungen für die Anschlüsse, der Sekundärwicklung versehen ist, idadurch <Desc/Clms Page number 3> gekennzeichnet, @dass die Venitilsäulen ausserhalb (des Transformatorgehäuses auf einzelnen Gerüsten montiert oder in getrennten Schränken angeordnet sind. 3.

Anordnung ,nach Unteranspruch 2, mit einem Öltransformator Zeit seitlich symmetrisch .angeord- neten der Rückkühlung dienenden Radiatoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsäulen zwischen je zwei Radiatoren angeordnet sind.