EP2671128A2 - Stufenschalter - Google Patents

Stufenschalter

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Publication number
EP2671128A2
EP2671128A2 EP12701516.2A EP12701516A EP2671128A2 EP 2671128 A2 EP2671128 A2 EP 2671128A2 EP 12701516 A EP12701516 A EP 12701516A EP 2671128 A2 EP2671128 A2 EP 2671128A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
series
semiconductor switching
branch
winding
switching units
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12701516.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Von Bloh
Stefan Engel
Dieter Dohnal
Karsten Viereck
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.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP2671128A2 publication Critical patent/EP2671128A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/12—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC
    • G05F1/14—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
    • G05F1/16—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices
    • G05F1/20—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices only
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H1/00—Removing undesirable matter from roads or like surfaces, with or without moistening of the surface
    • E01H1/12—Hand implements, e.g. litter pickers
    • E01H1/1206—Hand implements, e.g. litter pickers for picking up excrements
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC
    • H02M5/04—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/10—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using transformers
    • H02M5/12—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC
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    • H02M5/25—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/257—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H1/00—Removing undesirable matter from roads or like surfaces, with or without moistening of the surface
    • E01H1/12—Hand implements, e.g. litter pickers
    • E01H2001/122—Details
    • E01H2001/1293—Walking cane or the like, i.e. implements allowing handling while in an upright position
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection

Definitions

  • the invention relates to a tap changer for voltage regulation with semiconductor switching elements.
  • Control winding parts which are combined in a certain number of series wound winding groups, each winding group two or three parallel connected
  • Each control winding part is provided with a contactless switching element.
  • the secondary winding of the transformer consists of a group of series-connected control winding parts, wherein each control winding part contains four contactless switching elements.
  • the arrangement is equipped such that the direction of the voltage at the terminals of the control winding part reversible as well as optionally the entire control winding part can be bridged.
  • From DE 25 08 013 A is a further device for the stepwise switching of
  • semiconductor switching elements in fact assume the function of the mechanical selector arm in classical, mechanical tap changers.
  • semiconductor switching elements can individual winding taps of the control windings itself switched on or off. It is also possible to divide the control winding into partial windings, which can be switched on separately.
  • the object of the invention is to provide a tap changer with semiconductor switching elements, which is simple. Furthermore, he should have a modular, expandable structure. Finally, the tap changer according to the invention is intended to enable a high level of control safety and accuracy even when individual switching elements fail, virtually as an emergency operation.
  • the general inventive idea is to build the tap changer modular and selectively connect or disconnect different partial windings of the control winding.
  • the tap changer according to the invention comprises two switch assemblies, wherein the first
  • Switching assembly consists of a parallel connection of two switching branches and in each switching branch are each two series-connected semiconductor switching elements. Between the two switching branches, a first part winding is connected.
  • the second switching module consists of a parallel connection of three switching branches, wherein in each switching branch in turn are each two series-connected semiconductor switching elements. Between the first and second as well as between the second and third switching branch are further electrical part windings, which - are magnetically coupled to the control winding - as well as the first part of the winding, d. H. are applied to the respective transformer legs.
  • the electrical partial windings are dimensioned differently.
  • a local winding has a specific number of windings in a switching module
  • the other two electrical partial windings have winding numbers that are a multiple.
  • the tap changer according to the invention a large number of voltage gradations can be achieved with only a few components for targeted closing or countersharing of the individual partial windings.
  • the tap changer according to the invention is furthermore a redundant generation of individual Partial voltages possible; In the case of failure of individual switching elements, which can never be excluded in practical operation, the regulation can still essentially be continued.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a tap changer according to the invention
  • Figure 2 shows a second embodiment
  • FIG. 3 shows a special dimensioning of the tap changer shown in FIG.
  • Figure 4 shows a special dimensioning of the tap changer shown in Fig. 2
  • FIG. 5 shows a first semiconductor switching element
  • FIG. 6 shows a second semiconductor switching element
  • FIG. 7 shows a third semiconductor switching element.
  • FIG. 1 shows a first tap changer according to the invention.
  • the first switch assembly A in turn has a parallel connection of two branches 1 and 2.
  • the first branch 1 two semiconductor switching units S1, S2 are provided in series.
  • two further semiconductor switching units S3, S4 are provided in series with one another.
  • a first partial winding W1 of the control winding is arranged between the two series-connected semiconductor switching units S1, S2 in the first branch 1 and the two series-connected semiconductor switching units S3, S4 in the second branch 2, a first partial winding W1 of the control winding is arranged.
  • the second switch assembly B has a parallel circuit of three branches 3, 4 and 5.
  • In the third branch 3 are connected in series to each other two semiconductor switching units S5, S6, in the fourth branch 4 are connected in series to each other two semiconductor switching units S7, S8 and fifth Branch 5 in series with each other two semiconductor switching units S9, S10 provided.
  • S8 in the fourth branch 4 and the two series-connected semiconductor switching units S9, S10 in the fifth branch 5 a third partial winding W3 is arranged.
  • the second switch assembly B is electrically connected to the load lead LA.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a tap changer according to the invention, in which the first switching assembly A is electrically connected to the load lead LA.
  • FIG. 3 shows the tap changer from FIG. 1 with a particularly advantageous dimensioning.
  • the position of the individual components corresponds to the illustration in Figure 1, to the reference numerals has been omitted accordingly for reasons of clarity. It is shown here that the first
  • Partial winding W1 of the switch assembly A seven times the number of turns of the second partial winding W2 of the switch assembly B has; the third partial winding W3 likewise of the switch assembly B has twice the number of turns of the second partial winding W2.
  • the semiconductor switching units S5, S6, S9 and S10 can be in each case connected in series as a series circuit of here 3 separate semiconductor switches and the semiconductor switching units S7 and S8 as a series circuit from here 2 separate
  • Semiconductor switches train. This requires a total of 44 individual semiconductor switches.
  • Figure 4 shows the tap changer of Figure 2 with a likewise particularly advantageous
  • Switching assembly B has six times the number of turns of the first partial winding W1. Through targeted connection and counter-switching of the three partial windings W1... W3, a total of 21 voltage levels can thus also be generated here.
  • the semiconductor switching units S7 and S8 in each case as a series circuit of here 6 separate semiconductor switches and the semiconductor switching units S5, S6, S9, S10 each as a series circuit of 9 separate semiconductor switches here. This is a total of 52 individual
  • Figure 5 shows a single switch, the antiparallel switched thyristor pair, as
  • FIG. 6 shows a series connection of two individual semiconductor switches Sa and Sb, which can yield one of the semiconductor switching elements S1... S10.
  • Figure 7 shows a series connection of four individual semiconductor switches Sa ... Sd, which can also give one of the Halbleiterschaltelemete S1 ... S10.
  • the individual semiconductor switches are shown here by way of example as antiparallel-connected thyristor pairs; In the context of the invention, other known semiconductor switches, IGBTs, for example, are also possible.

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Description

Stufenschalter
Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur Spannungsregelung mit Halbleiter-Schaltelementen.
Bereits die DE 22 48 166 A beschreibt einen regelbaren Transformator mit Halbleiter- Schaltelementen. Dabei besteht die Sekundärwicklung aus einer bestimmten Anzahl von
Regelwicklungsteilen, die in einer gewissen Anzahl von in Serie geschalteten Wicklungsgruppen zusammengefasst sind, wobei jede Wicklungsgruppe zwei oder drei parallel geschaltete
Regelwicklungsteile enthält. Dabei ist jeder Regelwicklungsteil mit einem kontaktlosen Schaltelement versehen. In dieser Schrift ist auch eine andere Variante beschrieben, wobei die Sekundärwicklung des Transformators aus einer Gruppe von in Serie geschalteten Regelwicklungsteilen besteht, wobei jedes Regelwicklungsteil vier kontaktlose Schaltelemente enthält. Die Anordnung ist derart ausgestattet, dass die Richtung der Spannung an den Klemmen des Regelwicklungsteiles umkehrbar sowie auch wahlweise der gesamte Regelwicklungsteil überbrückbar ist.
Aus der DE 25 08 013 A ist eine weitere Vorrichtung zur stufenweisen Schaltung der
Sekundärspannung eines Transformators bekannt. Auch hierbei ist die Sekundärwicklung in
Teilwicklungen gruppiert, wobei ebenfalls Halbleiter-Schaltelemente zur Umschaltung vorgesehen werden können.
Die DE 197 47 712 C2 beschreibt eine Anordnung eines Stufenschalters ähnlicher Art an einen als Spartransformator ausgebildeten Stufentransformator. Hierbei sind ebenfalls einzelne Wicklungsteile vorgesehen, die einzeln und voneinander unabhängig beschaltbar sind. Neben festen Anzapfungen der Regelwicklung sind bei dieser Anordnung zusätzlich separate Wicklungsteile an- bzw. zuschaltbar.
Aus der WO 95/27931 sind verschiedene Ausführungsformen eines weiteren Stufenschalters zur unterbrechungslosen Lastumschaltung bekannt, wobei ebenfalls Thyristoren als Schaltelemente dienen. Mittels antiparallel geschalteter Thyristorpaare sind dabei unterschiedliche Wicklungsteile einer Stufenwicklung als Teil der Sekundärwicklung des jeweiligen Stufentransformators zu- oder abschaltbar. Zur Realisierung einer möglichst feinstufigen Spannungsregelung bei einer begrenzten Zahl vorhandener Wicklungsanzapfungen wird in dieser Schrift ferner ein als„discrete circle modulation" bezeichnetes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Thyristoren derart angesteuert werden, dass sich Zwischenwerte der Sekundärspannung ergeben.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen übernehmen Halbleiter-Schaltelemente de facto die Funktion des mechanischen Wählerarmes bei klassischen, mechanischen Stufenschaltern. Mittels der Halbleiter-Schaltelemente können einzelne Wicklungsanzapfungen der Regelwicklungen selbst zu- oder abgeschaltet werden. Es ist auch möglich, die Regelwicklung in Teilwicklungen zu unterteilen, die separat zugeschaltet werden können.
Nachteilig bei diesem Stand der Technik sind der hohe Schaltungsaufwand und die notwendige spezielle Anpassung der Halbleiter-Schaltelemente.
Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass beim Ausfall einzelner Halbleiter- Schaltelemente keine Regelung oder jedenfalls keine befriedigende Regelung mehr möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stufenschalter mit Halbleiter-Schaltelementen anzugeben, der einfach aufgebaut ist. Weiterhin soll er einen modularen, erweiterbaren Aufbau besitzen. Schließlich soll der erfindungsgemäße Stufenschalter eine hohe Regelsicherheit und -genauigkeit auch beim Ausfall einzelner Schaltelemente, quasi als Notbetrieb, ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, den Stufenschalter modular aufzubauen und unterschiedliche Teilwicklungen der Regelwicklung gezielt zu- bzw. gegenzuschalten.
Der erfindungsgemäße Stufenschalter umfasst zwei Schaltbaugruppen, wobei die erste
Schaltbaugruppe aus einer Parallelschaltung von zwei Schaltzweigen besteht und sich in jedem Schaltzweig jeweils zwei in Reihe geschaltete Halbleiter-Schaltelemente befinden. Zwischen den beiden Schaltzweigen ist eine erste Teilwicklung geschaltet. Die zweite Schaltbaugruppe besteht aus einer Parallelschaltung von drei Schaltzweigen, wobei sich in jedem Schaltzweig wiederum jeweils zwei in Reihe geschaltete Halbleiter-Schaltelemente befinden. Zwischen erstem und zweitem sowie zwischen zweitem und drittem Schaltzweig befinden sich weitere elektrische Teilwicklungen, die - ebenso wie die erste Teilwicklung - mit der Regelwicklung magnetisch gekoppelt sind, d. h. auf dem jeweiligen Trafoschenkel aufgebracht sind.
Erfindungsgemäß sind die elektrischen Teilwicklungen unterschiedlich dimensioniert.
Weist in einer Schaltbaugruppe eine dortige Teilwicklung eine bestimmte Zahl von Windungen auf, besitzen die anderen beiden elektrischen Teilwicklungen Windungszahlen, die ein Mehrfaches darstellen.
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, die Zahl der einzelnen Schaltbaugruppen, die in der Gesamtheit den erfindungsgemäßen Stufenschalter bilden, zu variieren.
Beim erfindungsgemäßen Stufenschalter sind mit nur wenigen Bauteilen zum gezielten Zu- bzw. Gegenschaiten der einzelnen Teilwicklungen eine große Zahl von Spannungsstufungen erreichbar. Beim erfindungsgemäßen Stufenschalter ist weiterhin eine redundante Erzeugung einzelner Teilspannungen möglich; beim im praktischen Betrieb nie auszuschließenden Ausfall einzelner Schaltelemente kann die Regelung dennoch im Wesentlichen fortgeführt werden.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenschalters
Figur 2 eine zweite Ausführungsform
Figur 3 eine besondere Dimensionierung des in Fig. 1 gezeigten Stufenschalters
Figur 4 eine besondere Dimensionierung des in Fig. 2 gezeigten Stufenschalters
Figur 5 ein erstes Halbleiterschaltelement
Figur 6 ein zweites Halbleiterschaltelement
Figur 7 ein drittes Halbleiterschaltelement.
Figur 1 zeigt einen ersten erfindungsgemäßen Stufenschalter.
Zwischen dem festen, ungeregelten Teil der Wicklung R und der Lastableitung LA ist der hier gezeigte Stufenschalter angeordnet. Er besitzt zwei in Reihe geschaltete Schaltbaugruppen A und B. Die erste Schaltbaugruppe A ihrerseits besitzt eine Parallelschaltung von zwei Zweigen 1 und 2. Im ersten Zweig 1 sind in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten S1 , S2 vorgesehen. Im parallelen zweiten Zweig 2 sind in Reihenschaltung zueinander zwei weitere Halbleiter- Schalteinheiten S3, S4 vorgesehen. Zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter- Schalteinheiten S1 , S2 im ersten Zweig 1 und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter- Schalteinheiten S3, S4 im zweiten Zweig 2 ist eine erste Teilwicklung W1 der Regelwicklung angeordnet.
Die zweite Schaltbaugruppe B besitzt eine Parallelschaltung von drei Zweigen 3, 4 und 5. Im dritten Zweig 3 sind in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten S5, S6 , im vierten Zweig 4 sind in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten S7, S8 und im fünften Zweig 5 in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten S9, S10 vorgesehen. Zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S5, S6 im dritten Zweig 3 und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S7, S8 im vierten Zweig 4 ist eine zweite Teilwicklung W2 der Regelwicklung und zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S7, S8 im vierten Zweig 4 und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S9, S10 im fünften Zweig 5 ist eine dritte Teilwicklung W3 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist die zweite Schaltbaugruppe B mit der Lastableitung LA elektrisch verbunden.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenschalters, bei der die erste Schaltbaugruppe A mit der Lastableitung LA elektrisch verbunden ist.
Figur 3 zeigt den Stufenschalter aus Figur 1 mit einer besonders vorteilhaften Dimensionierung. Die Lage der einzelnen Bauteile entspricht der Darstellung in Figur 1 , auf die Bezugszeichen wurde demgemäß aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Es ist hier gezeigt, dass die erste
Teilwicklung W1 der Schaltbaugruppe A die siebenfache Windungszahl der zweiten Teilwicklung W2 der Schaltbaugruppe B aufweist; die dritte Teilwicklung W3 ebenfalls der Schaltbaugruppe B weist die doppelte Windungszahl der zweiten Teilwicklung W2 auf. Durch gezieltes Zu- und Gegenschalten der drei Teilwicklungen W1...W3 lassen sich damit insgesamt 21 Spannungsstufen erzeugen. Um die entsprechenden Schaltleistungen zu beherrschen, ist es vorteilhaft, die Halbleiter-Schalteinheiten S5, S6, S9 und S10 jeweils als Reihenschaltung aus hier 3 separaten Halbleiterschaltern und die Halbleiter-Schalteinheiten S7 und S8 jeweils als Reihenschaltung aus hier 2 separaten
Halbleiterschaltern auszubilden. Damit sind insgesamt 44 einzelne Halbleiterschalter erforderlich.
Figur 4 zeigt den Stufenschalter aus Figur 2 mit einer ebenfalls besonders vorteilhaften
Dimensionierung. Die Lage der einzelnen Bauteile entspricht der wiederum der Darstellung in Figur 2, auf die Bezugszeichen wurde demgemäß aus Gründen der Übersichtlichkeit auch hier verzichtet. Es ist hier gezeigt, dass die zweite Teilwicklung W2 der Schaltbaugruppe B die dreifache Windungszahl der ersten Teilwicklung W1 der Schaltbaugruppe A aufweist; die dritte Teilwicklung W3 der
Schaltbaugruppe B weist die sechsfache Windungszahl der ersten Teilwicklung W1 auf. Durch gezieltes Zu- und Gegenschalten der drei Teilwicklungen W1...W3 lassen sich damit insgesamt auch hier 21 Spannungsstufen erzeugen. Um die entsprechenden Schaltleistungen zu beherrschen, ist es vorteilhaft, die Halbleiter-Schalteinheiten S7 und S8 jeweils als Reihenschaltung aus hier 6 separaten Halbleiterschaltern und die Halbleiter-Schalteinheiten S5, S6, S9, S10 jeweils als Reihenschaltung aus hier 9 separaten Halbleiterschaltern auszubilden. Damit sind insgesamt 52 einzelne
Halbleiterschalter erforderlich.
Es sind im Rahmen der Erfindung auch andere Dimensionierungen der Teilwicklungen W1...W3 als auch der Halbleiter-Schaltelemente S1...S10 möglich.
Figur 5 zeigt einen einzigen Schalter, der ein antiparallel geschaltetes Thyristorpaar, als
Halbleiterschalteinheit aufweist. Figur 6 zeigt eine Reihenschaltung von zwei einzelnen Halbleiterschaltern Sa und Sb, die eines der Halbleiterschaltelemete S1...S10 ergeben können.
Figur 7 zeigt eine Reihenschaltung von vier einzelnen Halbleiterschaltern Sa...Sd, die ebenfalls eines der Halbleiterschaltelemete S1...S10 ergeben können.
Die einzelnen Halbleiterschalter sind hier beispielhaft als antiparallel geschaltete Thyristorpaare dargestellt; es sind im Rahmen der Erfindung auch andere bekannte Halbleiter-Schalter, IGBTs etwa, möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Stufenschalter zur Spannungsregelung mit Halbleiter-Schaltelementen an einem
Regeltransformator mit einer Regelwicklung,
wobei der Stufenschalter zwei in Reihe geschaltete Schaltbaugruppen (A, B) aufweist, wobei die erste Schaltbaugruppe (A) ihrerseits eine Parallelschaltung von zwei Zweigen (1 , 2) besitzt,
wobei im ersten Zweig (1) in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten (S1 , S2) und im parallelen zweiten Zweig (2) in Reihenschaltung zueinander zwei weitere
Halbleiter-Schalteinheiten (S3, S4) vorgesehen sind,
wobei zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S1 , S2) im ersten Zweig (1) und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S3, S4) im zweiten Zweig (2) eine erste Teilwicklung (W1) der Regelwicklung angeordnet ist, wobei die zweite Schaltbaugruppe (B) eine Parallelschaltung von drei Zweigen (3, 4 und 5) aufweist,
wobei im dritten Zweig (3) in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten (S5, S6) , im vierten Zweig (4) in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten (S7, S8) und im fünften Zweig (5) in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten (S9, S10) vorgesehen sind,
wobei zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S5, S6) im dritten Zweig (3) und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S7, S8) im vierten Zweig (4) eine zweite Teilwicklung (W2) der Regelwicklung und zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S7, S8) im vierten Zweig (4) und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S9, S10) im fünften Zweig (5) eine dritte Teilwicklung (W3) angeordnet ist
und wobei eine der beiden Schaltbaugruppen (A oder B) mit der Lastableitung (LA) elektrisch verbunden ist.
2. Stufenschalter nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Teilwicklungen (W1...W3) unterschiedliche Wicklungszahlen besitzen.
3. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der Halbleiter-Schalteinheiten (S1...S10) aus einer Reihenschaltung von zwei oder mehreren einzelnen Halbleiterschaltern besteht.
EP12701516.2A 2011-02-05 2012-01-30 Stufenschalter Withdrawn EP2671128A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011010388A DE102011010388A1 (de) 2011-02-05 2011-02-05 Stufenschalter
PCT/EP2012/051397 WO2012104232A2 (de) 2011-02-05 2012-01-30 Stufenschalter

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EP2671128A2 true EP2671128A2 (de) 2013-12-11

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ID=45554674

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12701516.2A Withdrawn EP2671128A2 (de) 2011-02-05 2012-01-30 Stufenschalter

Country Status (11)

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US (1) US20140197816A1 (de)
EP (1) EP2671128A2 (de)
JP (1) JP2014504808A (de)
KR (1) KR20140005239A (de)
CN (1) CN103348298A (de)
AU (1) AU2012213582A1 (de)
BR (1) BR112013018024A2 (de)
CA (1) CA2825987A1 (de)
DE (2) DE102011010388A1 (de)
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WO (1) WO2012104232A2 (de)

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