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Title:
DEVICE FOR SUPPLYING DIRECT CURRENT TO AN ELECTRICAL MELTING UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/034334
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for supplying direct current to an electrical melting unit, in particular a direct-current electric arc furnace, comprising a rectifier with bridge arms for generating a direct current from the alternating current of an alternating current supply. At least one bridge arm of the rectifier has a switching element for switching the current flowing through the bridge arm on or off. The angle or the time, at which the switch element is switched on or off is selected in such a way that the direct-current supply device uses only little or none, in particular inductive, reactive power or generates reactive power.

Inventors:
SCHMID EBERHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/000278
Publication Date:
August 06, 1998
Filing Date:
January 30, 1998
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
SCHMID EBERHARD (DE)
International Classes:
H02M7/162; H02M7/17; (IPC1-7): H02M7/17; H02M7/162
Foreign References:
DE29520961U11996-09-12
Other References:
LONGCHUN CHEN ET AL: "A THREE-PHASE PREDICTIVE PWM AC/DC CONVERTER WITH PHASE COMPENSATION AND SPACE VECTOR CONTROL", PROCEEDINGS OF THE ANNUAL APPLED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXPOSITION (APEX), DALLAS, MAR. 5 - 9, 1995, vol. VOL. 2, no. CONF. 10, 5 March 1995 (1995-03-05), INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, pages 863 - 869, XP000528104
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Claims:
Patentansprüche
1. Einrichtung zur Gleichstromversorgung eines elektrischen Schmelzaggregats, insbesondere eines Gleichstromlichtbogen ofens, mit einem Gleichrichter mit Brückenzweigen zur Erzeu gung von Gleichspannung aus der Wechselspannung einer Wech <BR> <BR> <BR> selspannungsversorgung,<BR> <BR> <BR> <BR> d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest ein Brückenzweig des Gleichrichters ein Schalt element zum Einund Ausschalten des Stroms durch den Brük kenzweig aufweist, wobei Einund Ausschaltwinkel bzw.zeit punkt des Schaltelements derart gewählt werden, daß die Ein richtung zur Gleichstromversorgung eine geringe bzw. keine, insbesondere induktive, Blindleistung verbraucht bzw. sogar erzeugt.
2. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß alle Brückenzweige Schaltelemente zum Einund Ausschal ten des Stromes durch den entsprechenden Brückenzweig aufwei sen, die aufeinander abgestimmt geschaltet werden.
3. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Grenzfrequenz der Schaltelemente in bezug auf das Einund Ausschalten größer ist als die Frequenz der Wech selspannung der Wechselspannungsversorgung.
4. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Grenzfrequenz der Schaltelemente in bezug auf das Einund Ausschalten größer ist als das Dreifache der Fre quenz der Wechselspannung der Wechselspannungsversorgung.
5. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Grenzfrequenz der Schaltelemente in bezug auf das Einund Ausschalten größer ist als das Sechsfache der Fre quenz der Wechselspannung der Wechselspannungsversorgung.
6. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Grenzfrequenz der Schaltelemente in bezug auf das Einund Ausschalten größer ist als das Zwölffache der Fre quenz der Wechselspannung der Wechselspannungsversorgung.
7. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach einem der An sprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Grenzfrequenz eines Schaltelements in bezug auf das Einund Ausschalten größer ist als 1 kHz.
8. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach einem der An sprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltelemente als LeistungsHalbleiter ausgebildet sind.
9. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltelemente einund ausschaltbare Thyristoren, insbesondere GTO s, d. h. GateTurnOffThyristoren, sind.
10. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltelemente Leistungstransistoren, insbesondere IGBT s, d. h. InsulatedGateBipolarTransistoren, sind.
11. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltelemente als MCT's, d. h. als MOS Controlled Thyristors, ausgebildet sind.
12. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie als sechspulsiger Gleichrichter ausgebildet ist.
13. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie als sechspulsiger Gleichrichter mit zwei parallelen phasenverschoben arbeitenden dreipulsigen Gleichrichtern aus gebildet ist.
14. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß alle Schaltelemente als einund ausschaltbare Schaltele mente ausgebildet sind.
15. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Teil der Schaltelemente als einschaltbare Schaltele mente und ein weiterer Teil als einund ausschaltbare Schaltelemente ausgebildet ist.
16. Einrichtung zur Gleichstromversorgung nach einem der An sprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie als zwölfpulsige Einrichtung zur Gleichstromversor gung ausgebildet ist.
Description:
Beschreibung Einrichtung zur Gleichstromversorgung fur ein elektrisches Schmelzaggregat Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Gleichstromver- sorgung für ein elektrisches Schmelzaggregat, z. B. einen Lichtbogenofen.

Aus der europaischen Offenlegungsschrift 0 622 974 ist ein Leistungsumrichter zur Gleichstromversorgung von Lichtbogen- öfen bekannt, der die aufgenommene Blindleistung in etwa kon- stant hält. Dieser bekannte Leistungsumrichter zur Gleich- stromversorgung eines Lichtbogenofens weist einen Drehstrom- transformator auf, dessen Sekundärwicklung mit gesteuerten Halbleitern verschaltet ist. Kennzeichnendes Merkmal des be- kannten Gleichrichters aus der europäischen Offenlegungs- schrift 0 622 974 ist ein sogenannter Freilaufkreis mit zwei Freilaufzweigen, mit denen die Blindlast vermindert werden soll. Dazu sind die Freilaufzweige mit dem Sternpunkt der Se- kundarwicklung des Transformators verbunden. Mit dieser Lö- sung zur Blindleistungsverringerung sind verschiedene Nach- teille verbunden. Zum einen muß der Sternpunkt der Sekundar- wicklung herausgeführt werden und voll belastbar sein. Auf diese Weise wird nicht nur die Baugröße des Transformators erhöht, sondern auch die Kosten für einen derartigen Trans- formator. Als weiterer Nachteil ist die Verwendung des Frei- laufkreises an sich anzusehen. Da dieser zum Teil den gesam- ten Strom des Gleichrichters, der im Bereich von 40000 A lie- gen kann, führen muß, ist seine Ausführung sehr aufwendig. Er ist üblicherweise kostenaufwendig durch mehrere parallel- geschaltete gekühlte Dioden auszuführen. Die zusätzlichen konstruktiven Merkmale, wie der voll belastbare aus der Se- kundärwicklung herausgeführte Sternpunkt sowie der Frei- laufkreis, führen nicht nur zu höheren Kosten, sondern auch zu einer Herabsetzung der Zuverlässigkeit und damit der Ver- fügbarkeit des Gleichrichters.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleichrichter für ein elektrisches Schmelzaggregat, z. B. für einen Lichtbogenofen, anzugeben, mit dem die Spannungsschwankungen, verursacht durch Wirk-und Blindleistungsschwankungen, sowie der Blind- leistungsbedarf minimiert und trotzdem ein optimaler Ofen- betrieb ermöglicht werden soll. Dabei ist es wünschenswert, den konstruktiven Aufwand gegenüber der bekannten Lösung zu verringern und somit die Kosten für einen derartigen Gleich- richter zu senken und seine Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur Gleichstromversorgung, mit einem Gleichrichter mit Brücken- zweigen zur Erzeugung von Gleichspannung aus der Wechsel- spannung einer Wechselspannungsversorgung, gelöst, wobei zu- mindest ein Brückenzweig des Gleichrichters ein Schaltelement zum Ein-und Ausschalten des Stromes durch den Brückenzweig aufweist, und wobei Ein-und Ausschaltwinkel des Schaltele- mentes derart gewählt werden, daß die Einrichtung zur Gleich- stromversorgung eine geringe bzw. keine, insbesondere induk- tive, Blindleistung verbraucht bzw. sogar erzeugt. Während bei der bekannten Einrichtung zur Gleichstromversorgung für elektrische Schmelzaggregate grundsätzlich aufwendige Kompen- sationsanlagen zum Einsatz kommen, ist es überraschenderweise möglich, bei Gleichrichtern mit besonders hoher Leistung, wie Gleichrichter für elektrische Schmelzaggregate, insbesondere für Gleichstromlichtbogenöfen, darstellen, Blindleistungser- zeugung durch den Einsatz von ein-und ausschaltbaren Lei- stungsschaltelementen, insbesondere Leistungshalbleitern, zu verhindern. Durch die gleichzeitige Variation von Ein-und Ausschaltzeitpunkt bzw. Ein-und Ausschaltwinkel ist es mög- lich, die Phase der Grundschwingung des Stromes hin-und her- zuverschieben, und diese damit auf die Phase der Spannungs- grundschwingung zu bringen. Dieses Verschieben der Phase ist trotz der hohen Ströme und der starken Impedanzschwankungen im Schmelzaggregat möglich.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Grenzfrequenz der Schalt- elemente in bezug auf das Ein-und Ausschalten größer ist als die Frequenz der Wechselspannung der Wechselspannungsversor- gung. Weitere besonders vorteilhafte Effekte lassen sich er- zielen, wenn die Grenzfrequenz der Schaltelemente größer ist als das 3-, 6-oder gar das 12-fache der Frequenz der Wech- selspannung der Wechselspannungsversorgung.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung mit Schaltelementen, deren Grenzfrequenz größer ist als 1 kHz.

Vorteilhafterweise werden die Schaltelemente als Leistungs- halbleiter als IGBT's, d. h. als Insulated Gate Bipolar Tran- sistoren, oder als MCT's, d. h. als MOS Controlled Thyristors, ausgeführt.

In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung der er- findungsgemäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung weist diese eine Recheneinheit, insbesondere eine hochverfügbare, Recheneinheit zur Berechnung der Steuerwinkel oder Abruf der Steuerwinkel aus einer hinterlegten Tabelle auf. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Steuerwinkel in geeigneter Weise on-line die durch Impedanzschwankungen verursachten Schwankungen der Blindleistung, die durch den Schmelzvorgang insbesondere bei einem Lichtbogenofen hervorgerufen werden, zu minimieren. Als Recheneinheit kommen Einchiprechner, z. B.

Mikrocontroller oder Mehrchiprechner, insbesondere Einplati- nenrechner oder Automatisierungsgeräte, wie z. B. eine spei- cherprogrammierbare Steuerung, ein VME-Bussystem oder Indu- strie-PC in Frage.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Im einzel- nen zeigen :

FIG 1 die Prinzipschaltung einer Ausgestaltung einer er- findungsgemäßen Einrichtung zur Gleichstromver- sorgung, FIG 2 die prinzipielle Wirkungsweise einer erfindungsgemä- ßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung, FIG 3 eine sechspulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung, FIG 4 eine sechspulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung in alternativer Ausgestaltung, FIG 5 die prinzipielle Arbeitsweise einer sechspulsig wir- kenden Einrichtung zur Gleichstromversorgung mit ausschaltbaren Schaltelementen und ein-und aus- schaltbaren Schaltelementen, FIG 6 eine zwölfpulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung, FIG 7 eine zwölfpulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung in alternativer Ausgestaltung, FIG 8 eine zwölfpulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung in alternativer Ausgestaltung.

FIG 1 zeigt die Prinzipschaltung einer Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung l.

Diese weist einen Gleichrichter 2 und einen Transformator 3 auf. Der Transformator 3 ist als Drehstromtransformator mit einer dreiphasigen Primärwicklung 5, die an einem Energiever- sorgungsnetz 4 anliegt, und einer dreiphasigen Sekundärwick- lung 6 ausgebildet. Zwischen den einzelnen Phasen auf der Se- kundarseite liegt eine Wechselspannung mit dem Effektivwert UL an. Jede Sekundärphase ist mit einem Brückenzweigpaar 7, 8 oder 9 verschaltet. Jedes Brückenzweigpaar 7, 8 oder 9 weist je zwei als Schaltelemente vorhandene ein-und ausschaltbare Halbleiter 10, 11 oder 12 bzw. 13, 14 oder 15 oder bei Paral- lelschaltung deren Vielfache auf. Es sind insbesondere so viele ein-und ausschaltbare Halbleiter parallel zu schalten, daß die Summe ihrer zulässigen Leistungen etwa der elektri- schen Leistung in einem Brückenzweig entspricht.

FIG 2 zeigt die prinzipielle Wirkungsweise einer erfindungs- gemäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung.

FIG 3 zeigt eine sechspulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung als beispielhafte Ausgestaltung der erfin- dungsmäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung. Diese sechspulsig wirkende Einrichtung weist zwei Transformatoren 16 und 17 und zwei dreipulsige Gleichstromzweige 24 und 25 auf. Anstelle zweier Transformatoren kann auch ein Transfor- mator mit zwei Sekundärseiten verwendet werden. Die Transfor- matoren 16 und 17 sind in der beispielhaften Ausgestaltung als Drehstromtransformatoren in Sternschaltung ausgebildet.

Sie liegen mit ihren Primärwicklungen 18 und 20 an einem Energieversorgungsnetz 23, in diesem Fall einem Mittelspan- nungsnetz. Die Sekundärwicklungen 19 und 21 der Transformato- ren 16 und 17 sind mit je einem dreipulsig wirkenden Gleich- richter, wie in FIG 1 detailliert ausgeführt, verschaltet.

Jeder Gleichrichter ist Teil eines Gleichstromzweiges 24 und 25. Jeder Gleichstromzweig 24 und 25 weist je zwei Brücken- hälften 26 und 27 bzw. 29 und 30 mit Halbleitern sowie optio- nal je eine Drosselspule 28 bzw. 31 auf. Die beiden dreipul- sigen Gleichstromzweige 24 und 25 sind im Gleichstromkreis 33 parallel geschaltet. Die Drosselspulen 28 und 31 dienen u. a. der kurzzeitigen Kurzschlußstrom-Begrenzung und der Glättung von Stromschwankungen, die auf die Impedanzschwankungen beim Schmelzvorgang im Lichtbogenofen 32 zurückzuführen sind. Mit- tels der ein-und ausschaltbaren Halbleiter 26, 27, 29, 30 wird der Strom Id im Gleichstromkreis 33 und damit durch ei- nen im Gleichstromkreis 33 angeordneten Gleichstromlichtbo- genofen 32 eingestellt. Entsprechend der Impedanz des Gleich- stromlichtbogenofens 32 fällt an ihm eine Spannung Uibo ab.

Die Gleichstromzweige 24 und 25 weisen ein-und ausschaltbare Halbleiter 26, 27, 29, 30 mit Einschaltwinkeln all, al2 a21 und 2 und Ausschaltwinkeln ßll, P12f ß2i, ß ? 2 auf. Die Ein- bzw. Ausschaltwinkel a11, 12, 21 und 22 bzw. ßn, psi2, ß21, ß22 werden derartig eingestellt, daß die Blindleistung weitgehend konstant bleibt. Die Ein-bzw. Ausschaltwinkel On, α12, α21

und α22 und ß11, ß12, ß21, ß22 stellen zweimal vier Freiheits- grade dar. Von diesen Freiheitsgraden werden zweimal zwei Freiheitsgrade dazu benutzt, die Blindleistung konstant zu halten und die verbleibenden zwei mal zwei Freiheitsgrade um die beiden dreipulsigen Halbleiterzweige 24 und 25 gegenein- ander um 180° in der Phase zu verschieben. Auf diese Weise ist es möglich, mit zwei baugleichen Transformatoren 16 und 17 und dreipulsigen Teilgleichströmen einen sechspulsigen Ge- samtgleichstrom zu erhalten.

FIG 4 zeigt eine sechspulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung als beispielhafte Ausgestaltung der erfin- dungsmäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung in alterna- tiver Ausgestaltung. Die Einrichtung gemäß FIG 4 entspricht der Einrichtung gemäß FIG 3, jedoch sind die ein-und aus- schaltbaren Halbleiter 26, 27 durch einschaltbare Halbleiter 70, 71, z. B. Thyristoren, mit den Einschaltwinkeln all und 12 ersetzt. Die Ein-bzw. Ausschaltwinkel a11, 12, 21 und α22 bzw. ß21 und P--, werden, wie in FIG 5 erläutert, derartig ein- gestellt, daß die Blindleistung weitgehend konstant bleibt.

Die Ein-bzw. Ausschaltwinkel α11, α12, α21 und a22 bzw. ß21 und ß22 stellen zwei mal drei Freiheitsgrade dar. Von diesen Freiheitsgraden werden zwei Freiheitsgrade dazu benutzt, die Blindleistung konstant zu halten und die verbleibenden zwei- mal zwei Freiheitsgrade um die beiden dreipulsigen Halblei- terzweige 24 und 25 gegeneinander um 180° in der Phase zu verschieben. Auf diese Weise ist es möglich, mit zwei bau- gleichen Transformatoren 16 und 17 und dreipulsigen Teil- gleichströmen einen sechspulsigen Gesamtgleichstrom zu erhal- ten. <BR> <BR> <P>Die Ein-und Ausschaltwinkel On, 012, 021, 22, ßll, ßl2 undß in FIG 3 bzw. Ein-und Ausschaltwinkel α11, α12, α21, α22, ß21 und ß22 in FIG 4 werden derart eingestellt, daß sich eine weitestgehend konstante Spannung Bulb, einstellt.

FIG 5 zeigt die prinzipielle Arbeitsweise einer sechspulsig wirkenden Einrichtung zur Gleichstromversorgung mit aus- schaltbaren Schaltelementen und ein-und ausschaltbaren Schaltelementen. Dabei entsprechen die Ströme 1 und 125 bzw. die Spannung U den entsprechend in FIG 4 bezeichneten Strömen bzw. der entsprechend bezeichneten Spannung. Aufgrund einer bestimmten Wahl der Einschaltwinkel an und 12 stellt sich ein Strom I24 ein, der um einen Winkel (p gegenüber der Ver- sorgungsspannung u des Energieversorgungsnetzes 23 phasenver- schoben ist. Entsprechend diesem Winkel stellt sich eine Blindleistung des cos (pfachen der aufgenommenen Wirkleistung ein. Zwei der Ein-bzw. Ausschaltwinkel @21 und 22 bzw. ß21 1 und ß--werden derart eingestellt, daß der Strom I25 gegenüber der Spannung u des Energieversorgungsnetzes 23 um -#fach ver- schoben ist. Ferner werden die Ein-und Ausschaltwinkel @21t α22, ß21 und ß22 so gewählt, daß der Betrag des Stromes 125 gleich dem Betrag des Stromes I24 ist. Auf diese Weise wird in Summe dem Energieversorgungsnetz 23 ein resultierender Strom Ir entnommen, der mit der Spannung U des Energieversor- gungsnetzes 23 in Phase ist. Die Blindleistungsaufnahme ist somit Null. Die Ein-und Ausschaltwinkel α21, α22, ß21 und ß22 können jedoch auch so gewählt werden, daß der Betrag des Stromes I25 größer ist als der Betrag des Stromes I24. In die- sem Falle kann kapazitive Blindleistung erzeugt werden, mit- tels der induktive Blindleistung, z. B. verursacht durch einen weiteren Drehstromlichtbogenofen, kompensiert werden.

FIG 6 zeigt eine zwölfpulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung als beispielhafte Ausgestaltung der erfin- dungsmäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung. Diese zwölfpulsig wirkende Einrichtung zur Gleichstromversorgung weist in der beispielhaften Ausgestaltung zwei Drehstrom- transformatoren 35 und 36 mit je einer Primärwicklung 37 bzw.

40 sowie je zwei Sekundärwicklungen 38 und 39 bzw. 41 und 42 auf. Die Primärwicklungen 37 und 40 der Transformatoren 35 und 36 sind an ein Energieversorgungsnetz 34, in diesem Fall ein Mittelspannungsnetz, angeschlossen. In der beispielhaften

Ausgestaltung sind die Primärwicklungen 37 und 40 in extended Delta und die Sekundärwicklungen 38, 39, 41 und 42 im Stern verschaltet. Die beiden Dreiwicklertransformatoren 35 und 36 können auch durch vier Zweiwicklertransformatoren ersetzt werden. Die Ausgange der Sekundärwicklungen 38, 39, 41 und 42 sind je mit einem dreiphasigen Gleichstromzweig 45, 46, 47 und 48 verschaltet. Die Gleichstromzweige 45, 46, 47 und 48 weisen je einen Gleichrichter auf, wie er in FIG 1 beschrie- ben ist. Jeder Gleichstromzweig weist je zwei Brückenhälften 55 und 56, 58 und 59, 52 und 53 bzw. 61 und 62 mit ein-und ausschaltbaren Halbleitern sowie je eine Drosselspule 51, 54, 57 bzw. 60 auf. Die Gleichstromzweige 45, 46, 47 und 48 sind in einem Gleichstromkreis 64 parallelgeschaltet. Dabei lassen sich je zwei Gleichstromzweige 45 und 46 bzw. 47 und 48 zu sechspulsig wirkenden Gleichstromzweigen 43 bzw. 44 zusammen- fassen. Im Gleichstromzweig 64 ist ein Gleichstromlichtbo- genofen 63 angeordnet, an dem eine Spannung Ulb"in Abhängig- keit vom Strom id abfällt.

Die Ein-bzw. Ausschaltwinkel der ein-und ausschaltbaren Halbleiter 61 und 62 des ersten dreipulsigen Gleichstrom- kreises 46 des ersten sechspulsigen Gleichstromkreises 43 sind α11a und α12a bzw. ß11a und ß12a, die ein Ein-und Aus- schaltwinkel der ein-und ausschaltbaren Halbleiter 52 und 53 des zweiten dreipulsigen Gleichstromkreises 45 des ersten sechspulsigen Gleichstromkreises 43 sind alb und allb bzw. ßl2b und ßllbs die Ein-bzw. Ausschaltwinkel der ein-und aus- schaltbaren Halbleiter 55 und 56 des ersten dreipulsigen Gleichstromkreises 47 des zweiten sechspulsigen Gleichstrom- kreises 44 sind aula und 0. 223 bzw. ßsib und ßllb und die Ein- bzw. Ausschaltwinkel der ein-und ausschaltbaren Halbleiter 58 und 59 des zweiten dreipulsigen Gleichstromkreises 48 des zweiten sechspulsigen Gleichstromkreises 44 sind o. 22b und alb bzw. P--2b und Die Ein-bzw. Ausschaltwinkel werden u. a. derartig eingestellt, daß die beiden dreipulsigen Gleich- stromkreise 45 und 46 bzw. 47 und 48 der sechspulsigen Gleichstromkreise 43 bzw. 44 um je 180° phasenverschoben

sind. Weiterhin werden die Ein-und Ausschaltwinkel derartig eingestellt, daß die Spannung Uibo weitestgehend konstant bleibt. Als weiteres Kriterium werden die verbleibenden Frei- heitsgrade bei der Wahl der Ein-bzw. Ausschaltwinkel ent- sprechend der Erläuterung in FIG 5 derartig eingestellt, daß die Blindleistung Null ist bzw. daß kapazitive Blindleistung erzeugt wird.

Die Primärwicklungen 37 und 40 der Transformatoren 35 und 36 sind gegeneinander um 30° phasenverschoben, was zu einer Pha- senverschiebung von 30° der sechspulsigen Gleichstromzweige 43 und 44 führt. Durch diese 30° Phasenverschiebung der sechspulsigen Gleichstromkreise 43 bzw. 44 ergibt ihre Paral- lelschaltung einen zwölfpulsigen Gleichstromkreis 64. Durch diese Ausführungsform werden nicht nur die 2. und 4.-wie bei einem sechspulsigen Gleichrichter-, sondern auch die 5. und 7. Harmonische der Versorgungsspannung des Energieversor- gungsnetzes 34 unterdrückt, so daß diese Ausführungsform für besonders hohe Leistungen geeignet ist. Ein weiterer Vorteil der zwölfpulsigen Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung ist, daß sie bei Ausfall eines Transformators bei verminderter Leistungsfähigkeit als sech- spulsige Einrichtung zur Gleichstromversorgung betrieben wer- den kann. Auf diese Weise kann der Betrieb auch bei Ausfall eines Transformators 37 oder 40 aufrechterhalten werden, was zu einer deutlichen Erhöhung der Verfügbarkeit der Einrich- tung zur Gleichstromversorgung insgesamt führt. Die zwölfpul- sige Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gleich- stromversorgung ist also eine besonders vorteilhafte Ausge- staltung zum Betrieb eines Lichtbogenofens 63, insbesondere für große Leistungen.

FIG 7 zeigt eine zwölfpulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung als beispielhafte Ausgestaltung der erfin- dungsmäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung. Diese zwölfpulsig wirkende Einrichtung zur Gleichstromversorgung weist in der beispielhaften Ausgestaltung wie auch die Ausge-

staltung gemäß FIG 6 zwei Drehstromtransformatoren 35 und 36 mit je einer Primärwicklung 37 bzw. 40 sowie je zwei Sekun- därwicklungen 38 und 39 bzw. 41 und 42 auf. Die Ausgänge der Sekundärwicklungen 38, 39, 41 und 42 sind je mit einem drei- phasigen Gleichstromzweig 45, 46, 47 und 48 verschaltet. Die Gleichstromzweige 46 und 47 weisen je einen Gleichrichter auf, wie er in FIG 1 beschrieben ist. Die Gleichstromzweige 45 und 48 weisen je einen Gleichrichter auf, wie er in FIG 1 beschrieben ist, jedoch mit einschaltbaren Halbleitern an- stelle von ein-und ausschaltbaren Halbleitern. Jeder Gleich- stromzweig 45, 46, 47 und 48 weist je zwei Brückenhälften 55 und 56, 58 und 59, 52 und 53 bzw. 61 und 62 mit Halbleitern sowie je eine Drosselspule 51, 54, 57 bzw. 60 auf. Die Gleichstromzweige 45, 46, 47 und 48 sind in einem Gleich- stromkreis 64 parallelgeschaltet. Dabei lassen sich je zwei Gleichstromzweige 45 und 46 bzw. 47 und 48 zu sechspulsig wirkenden Gleichstromzweigen 43 bzw. 44 zusammenfassen.

Die Ein-bzw. Ausschaltwinkel der ein-und ausschaltbaren Halbleiter des ersten dreipulsigen Gleichstromkreises 46 des ersten sechspulsigen Gleichstromkreises 43 sind alla und ail=3 bzw. ßna und Pl-,, die Einschaltwinkel der einschaltbaren Halbleiter des zweiten dreipulsigen Gleichstromkreises 45 des ersten sechspulsigen Gleichstromkreises 43 sind 12b und aiib, die Ein-bzw. Ausschaltwinkel der ein-und ausschaltbaren Halbleiter des ersten dreipulsigen Gleichstromkreises 47 des zweiten sechspulsigen Gleichstromkreises 44 sind aula und oc a bzw. ß21b und ßllb und die Einschaltwinkel der einschaltbaren Halbleiter des zweiten dreipulsigen Gleichstromkreises 48 des zweiten sechspulsigen Gleichstromkreises 44 sind ab und a. 2ib.

Die Ein-bzw. Ausschaltwinkel werden u. a. derartig einge- stellt, daß die beiden dreipulsigen Gleichstromkreise 45 und 46 bzw. 47 und 48 der sechspulsigen Gleichstromkreise 43 bzw.

44 um je 180° phasenverschoben sind. Weiterhin werden die Ein-und Ausschaltwinkel derartig eingestellt, daß die Span- nung Bulb, weitestgehend konstant bleibt. Als weiteres Kriteri- um werden die verbleibenden Freiheitsgrade bei der Wahl der

Ein-bzw. Ausschaltwinkel entsprechend der Erläuterung in FIG 5 derartig eingestellt, daß die Blindleistung Null ist bzw. daß kapazitive Blindleistung erzeugt wird.

Wie in der Ausgestaltung gemäß FIG 6 sind die Primärwicklun- gen 37 und 40 der Transformatoren 35 und 36 gegeneinander um 30° phasenverschoben, was zu einer Phasenverschiebung von 30° der sechspulsigen Gleichstromzweige 43 und 44 führt. Durch diese 30° Phasenverschiebung der sechspulsigen Gleichstrom- kreise 43 bzw. 44 ergibt ihre Parallelschaltung einen zwölf- pulsigen Gleichstromkreis 64. Durch diese Ausführungsform werden nicht nur die 2. und 4.-wie bei einem sechspulsigen Gleichrichter-, sondern auch die 5. und 7. Harmonische der Versorgungsspannung des Energieversorgungsnetzes 34 unter- drückt, so daß diese Ausführungsform für besonders hohe Lei- stungen geeignet ist. Ein weiterer Vorteil der zwölfpulsigen Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gleichstrom- versorgung ist, daß sie bei Ausfall eines Transformators bei verminderter Leistungsfähigkeit als sechspulsige Einrichtung zur Gleichstromversorgung betrieben werden kann. Auf diese Weise kann der Betrieb auch bei Ausfall eines Transformators 37 oder 40 aufrechterhalten werden, was zu einer deutlichen Erhöhung der Verfügbarkeit der Einrichtung zur Gleichstrom- versorgung insgesamt führt. Die zwölfpulsige Variante der er- findungsgemäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung ist al- so eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zum Betrieb ei- nes Lichtbogenofens 63, insbesondere für große Leistungen.

Es ist auch möglich, die ein-und ausschaltbaren Halbleiter in den Stromzweigen 47, 48 und die einschaltbaren Stromleiter in den Stromzweigen 45 und 46 anzuordnen.

FIG 9 zeigt eine zwölfpulsig wirkende Einrichtung zur Gleich- stromversorgung als beispielhafte Ausgestaltung der erfin- dungsmäßen Einrichtung zur Gleichstromversorgung. Diese zwölfpulsig wirkende Einrichtung zur Gleichstromversorgung weist in der beispielhaften Ausgestaltung zwei Drehstrom-

transformatoren 80 und 81 mit je einer Primärwicklung 82 bzw.

83 sowie je zwei Sekundärwicklungen 84 und 85 bzw. 80 und 87 auf. Die Primärwicklungen 82 und 83 der Transformatoren 80 und 81 sind an ein Energieversorgungsnetz 34, in diesem Fall ein Mittelspannungsnetz, angeschlossen. In der beispielhaften Ausgestaltung sind die Primärwicklungen 82 und 83 sowie die Sekundärwicklungen 85 und 87 im Dreieck verschaltet. Die Se- kundärwicklungen 84 und 86 im Dreieck verschaltet. Die beiden Drehstromtransformatoren 80 und 81 können auch durch vier Zweiwicklertransformatoren ersetzt werden. Die Ausgänge der Sekundärwicklungen 84, 85, 86 und 87 sind je mit einem drei- phasigen Gleichstromzweig 45, 46, 47 und 48 verschaltet. Die Gleichstromzweige 47 und 48 weisen je einen Gleichrichter auf, wie er in FIG 1 beschrieben ist. Die Gleichstromzweige 45 und 46 weisen je einen Gleichrichter auf, wie er in FIG 1 beschrieben ist, jedoch mit einschaltbaren Halbleitern an- stelle der ein-und ausschaltbaren Halbleiter. Jeder Gleich- stromzweig weist je zwei Brückenhälften 55 und 56, 58 und 59, 52 und 53 bzw. 61 und 62 mit Halbleitern sowie je eine Dros- selspule 51, 54, 57 bzw. 60 auf. Die Gleichstromzweige 45, 46, 47 und 48 sind in einem Gleichstromkreis 64 parallelge- schaltet. Dabei lassen sich je zwei Gleichstromzweige 45 und 46 bzw. 47 und 48 zu sechspulsig wirkenden Gleichstromzweigen 43 bzw. 44 zusammenfassen.

Die Einschaltwinkel der einschaltbaren Halbleiter des ersten dreipulsigen Gleichstromkreises 46 des ersten sechspulsigen Gleichstromkreises 43 sind alla und a, 2,, die Ausschaltwinkel der ausschaltbaren Halbleiter des zweiten dreipulsigen Gleichstromkreises 45 des ersten sechspulsigen Gleichstrom- kreises 43 sind 12b und allbt die Ein-bzw. Ausschaltwinkel der ein-und ausschaltbaren Halbleiter des ersten dreipul- sigen Gleichstromkreises 47 des zweiten sechspulsigen Gleich- stromkreises 44 sind 21a und @22a bzw. ß21b und ßllb und die Ein-bzw. Ausschaltwinkel der ein-und ausschaltbaren Halb- leiter des zweiten dreipulsigen Gleichstromkreises 48 des zweiten sechspulsigen Gleichstromkreises 44 sind ab und a. 2ib

bzw. ß22b und ß21b Ferner werden die Ein-bzw. Ausschaltwinkel derartig eingestellt, daß die beiden dreipulsigen Gleich- stromkreise 45 und 46 bzw. 47 und 48 der sechspulsigen Gleichstromkreise 43 bzw. 44 um je 180° phasenverschoben sind. Weiterhin werden die Ein-und Ausschaltwinkel derartig eingestellt, daß die Spannung Un, o weitestgehend konstant bleibt. Als weiteres Kriterium werden die verbleibenden Frei- heitgrade bei der Wahl der Ein-bzw. Ausschaltwinkel entspre- chend der Erläuterung in FIG 5 derartig eingestellt, daß die Blindleistung Null ist bzw. daß kapazitive Blindleistung er- zeugt wird.