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Einrichtung zum Betrieb einer gittergesteuerten Wechselrichteranlage.
In Wechselstromnetzen mit gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsstrecken hat man angegeben, die Steuerung so vorzunehmen, dass die von den Entladungsstrecken aus der Gleichspannung herausgeschnittene Wechselspannung Rechteckform besitzt. Man hat weiter angegeben, Induktivitäten und Kapazitäten auf der Wechselstromseite des Wechselrichters einzubauen, wobei die Induktivitäten die Differenz zwischen der Wechselspannung rechteckförmiger Kurvenform und der sinusförmigen Wechselspannung und die Kapazitäten die Differenz zwischen dem Wechselstrom rechteckförmiger Kurvenform und dem Netzstrom sinusförmiger Kurvenform aufnehmen.
Fällt nun zeitweise der taktgebende Generator des Wechselstromnetzes aus, so wird die Frequenz irgendeinen gegenüber dem Normalwert veränderten Wert annehmen. Durch den Ausfall des Generators wird aber auch gleichzeitig die Spannung des Netzes und damit die Spannung auf der Wechselstrom-
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung zum Betrieb einer gittergesteuerten Wechselrichteranlage, die ein Gleichstromnetz mit einem zeitweise ohne erregenden Taktgeber (Synchrongenerator) arbeitenden Ein-oder Mehrphasennetz kuppelt und bei der Induktivitäten und Kapazitäten verwendet werden, um sinusförmige Spannungen und Ströme zu erzeugen.
Die Einrichtung besteht darin, dass die zusammen einen Schwingungskreis bildenden Elemente, nämlich Kapazität der Anlage und die durch die Gittersteuerung bestimmte Induktivität derselben, sowie Induktivität und Kapazität des Wechselstromnetzes einerseits derart eingestellt werden, dass die Eigenfrequenz dieses Schwingungkreises gleich der normalen Betriebsfrequenz des Wechselstromnetzes ist, anderseits aber so eingestellt werden, dass die Spannung des Wechselstromnetzes bei Ausfallen des taktgebenden Generators angenähert konstant gehalten wird.
Die Frequenz des Wechselstromnetzes ist durch die Eigenfrequenz des Schwingungskreises, dessen Elemente oben aufgezählt sind, gegeben. Fasst man alle Kapazitäten pro Phase zur resultierenden Kapazizät C und alle Induktivitäten pro Phase zur resultierenden Induktivität L zusammen, so gilt die bekannte Resonanzgleichung (ü 2. L. C = 1. Man erkennt aus dieser Gleichung, dass die gleiche Frequenz to für verschiedene Werte von L und C erhalten wird, sofern ihr Produkt obiger Gleichung genügt. Von diesen vielen Möglichkeiten gibt es aber eine, bei der gleichzeitig die gewünschte Wechselspannung auftritt. Erfindungsgemäss werden resultierende Kapazität und Induktivität derart geregelt, dass gerade diese bestimmten Werte von L und C gewählt werden.
Es ergibt sich aber daraus, dass es im allgemeinen nicht genügen wird, nur die Kapazität oder nur die Induktivität zu regeln, sondern dass beide geregelt werden müssen, um die voneinander unabhängigen Betriebsgrössen, Frequenz und Spannung, einhalten zu können.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäss der Erfindung an einem Einphasenwechselrichter schematisch dargestellt. Fig. 2 zeigt eine Variante für einen Mehrphasenwechselrichter.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Kurvendiagramme.
In Fig. 1 bedeutet a das Gleichstromnetz, b das Einphasennetz und e das Entladungsgefäss mit zwei Gas-oder Dampfentladungsstrecken mit gemeinsamer Kathode und den Anoden vorgelagerten Steuergitter. Mit t ist der Einphasentransformator bezeichnet. L ist die in den einen Gleichstromleiter gelegte Drossel und C, C, sind parallel zu den Wicklungen des Transformators gelegte Kondensatoren. Ein parallel zu den Kondensatoren C, C, geschalteter Resonanzkreis L2, O2 unterstützt die Kondensatoren in der Weise, dass die Hauptkomponente der von den Kondensatoren aufzunehmenden Oberwellen durch diesen Resonanzkreis fliessen kann. Dadurch kann die Kapazität der Konden-
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satoren C, 01 verkleinert werden.
Die Art der Gittersteuerung des Ventils e ist als für das Verständnis der Wirkungsweise der Erfindung unnötig weder dargestellt noch braucht dieselbe, weil bekannt, eingehend erläutert zu werden. Die Frequenz und die Spannung des Einphasennetzes sind konstant,
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beträchtliche Erhöhung der Betriebsspannung erforderlich. Um dies zu verhüten, kann durch Ver- wendung von speziallegierten Blechen die Magnetisierungskurve des Transformators nach Kurve ss eingestellt werden. Steigt die Spannung nur wenig über die Spannung des Betriebspunktes P, so erhöht sich der Magnetisierungsstrom des Transformators ganz beträchtlich. Auf diese Weise erfolgt eine automatische Kompensation der Induktivität des Schwingungskreises in Abhängigkeit von der Spannung.
Man kann die Magnetisierungscharakteristik des Transformators t auch dadurch verändern, dass man eine zusätzliche Gleichstrommagnetisierung vorsieht und diese veränderbar macht. Zur Ver- änderung der Magnetisierungscharakteristik des Transformators kann man auch einen regelbaren Luftspalt im Eisen vorsehen. Die Wirkung dieser Massnahme ist in Fig. 4 dargestellt. Durch Vergrössern des Luftspaltes bewegt sich der Arbeitspunkt P nach P : bzw. Pg, der Magnetisierungsstrom wird erhöht, und die Induktivität sinkt.
Die durch Zündpunktregelung bedingte Verschiebung zwischen Wechselstrom und Spannung bedeutet eine induktive Belastung des Netzes bzw. des Kondensators C. Der dieser Zündpunktversehiebung entsprechende Blindstrom des Kondensators C wird nicht an das Netz abgegeben und wird somit nicht durch die Induktivität des Netzes kompensiert. Es ist deshalb notwendig, bei Bestimmung der Netzfrequenz diese zusätzliche induktive Belastung zu berücksichtigen. Anderseits kann aber gerade durch Regelung dieser Zündpunktverschiebung eine Feinregelung der zu ändernden Grössen erreicht werden. Diese Regelung erfolgt durch Einstellung der Gittersteuerung.
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Will man die Einrichtung gemäss der Erfindung auf Mehrphasenwechselriehter anwenden, so benutzt man beispielsweise eine Schaltung, wie in Fig. 2 dargestellt, in der gleiche Bezeichnungen gleiche Teile wie in Fig. 1 bedeuten. Die Kondensatoren C können z. B. auch auf der Sekundärseite des Transformators t angeschlossen werden. Dies ist ohne weiteres auch bei der Schaltung nach Fig. 1 möglich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Betrieb einer gittergesteuerten Wechselrichteranlage, die ein Gleichstromnetz mit einem zeitweise ohne erregenden Taktgeber (Synchrongenerator) arbeitenden Ein-oder Mehrphasennetz kuppelt und bei der Induktivitäten und Kapazitäten verwendet werden, um sinusförmige Spannungen und Ströme zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammen einen Sehwingungs-
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