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Steueranordnung für Umrichter
Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für einen Umrichter zum Umrichten einer mehrphasigen
Wechselspannung von einem Primärnetz in eine mehrphasige Wechselspannung in einem Sekundärnetz, welcher Umrichter eine Anzahl Ventile zwischen dem Primärnetz und dem Sekundärnetz umfasst. Weiter betrifft die Erfindung eine Steueranordnung eines Typs, bei dem die Steueranordnung für jede Sekundär- phase teils ein für die an diese Phase angeschlossenen Ventile gemeinsames Zündgerät eines solchen Typs, dass die betreffende Sekundärphase einer steuernden Grösse folgt, und teils eine steuernde Wechselspan- nungsquelle zur Herleitung der genannten steuernden Grössen umfasst.
Die genannteWechselspannungsquelle muss dieselbePhasenzahl wie das Sekundärnetz haben, um je- dem der zu den getrennten Phasen des Sekundärnetzes gehörenden Zündgeräte eine Steuergrösse liefern zu können, und da diese Zündgeräte so ausgebildet sind, dass die Phasenspannungen des Sekundärnetzes den genannten Steuergrössen folgen, kann bei der Sekundärspannung die gewünschte Frequenzamplitude und
Kurvenform durch zweckmässige Wahl der entsprechenden Eigenschaften der genannten Wechselspannungs- quelle erreicht werden, ebenso wie es möglich ist, in dieser Weise die genannten Eigenschaften des Sekundärnetzes durch Variieren der entsprechenden Eigenschaften der Wechselspannungsquelle zu variieren.
Umrichter dieser Art können z. B. derart ausgebildet sein, dass jede Phase im Primärnetz mit jeder Phase im Sekundärnetz mit wenigstens einem Ventil in jeder Stromrichtung verbunden ist. Ein solcher Umrichter wirkt in derweise, dass man mitHilfe der Zündgeräte und der verschiedenen Ventile in jedem Augenblick die getrennten Phasen des Sekundärnetzes an die Phasen des Primärnetzes anschliesst, wo im richtigen Augenblick die im Sekundärnetz gewünschten Spannungen auftreten.
In der Regel strebt man eine Sinusform der Sekundärspannüngen an. Deshalb erscheint auch für die steuernden Grössen, die im Verhältnis zum Nullpunkt des Primärnetzes steuern, und die von der Wechselspannungsquelle hergeleitet werden, eine Sinusform unmittelbar erstrebenswert.
Es hat sich jedoch bei Sinusform der Steuergrössen als unmöglich erwiesen, auf der Sekundärseite Spannungen zu erreichen, deren Amplitude dem gleichgerichteten Wert der Primärspannung entspricht. Man kann hier höchstens eine Sekundäramplitude von der Grösse : die Primäramplitude. cos 600 bei dreiphasiger Sekundärspannung erhalten.
Eine Verbesserung kann jedoch erreicht werden, wenn die steuernden Grössen statt einer reinen Sinuskurvenform eine abgeplattete Kurvenform haben, und gemäss der Erfindung erhält man eine solche Verbesserung durch Verwendung einer Steueranordnung, die so aufgebaut ist, dass die steuernden Grö- ssen je aus einer Grundwelle und wenigstens einer der durch drei teilbaren Oberwellen einer solchen Grösse und Phasenlage bestehen, dass die Maximalamplitude der genannten Grosse im Verhältnis zur höchsten vorkommenden Amplitude der Grundwelle reduziert ist.
Als Folge hievon bekommen die Phasenspannungen der Sekundärseite eine Kurvenform, die im Verhältnis zu einer reinen Sinusform abgeplattet ist, was bedeutet, dass die Phasenspannungen auf der Sekun- därseite während einer Periode bei ihrem Maximalwert liegen, welcher Maximalwert jedoch etwas den der Amplitude der Primärspannung entsprechenden maximalen Wert unterschreitet. Die Phasenspannungen der Sekundärseite werden somit dieselben durch drei teilbaren Oberwellen enthalten wie die steuernden Grössen. Die Hauptspannungen der Sekundärseite werden dagegen nicht die genannten Oberwellen
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enthalten, weil die durch drei teilbaren Oberwellen in den Hauptspannungen einander aufheben.
Wenn nämlich eine Hauptspannung aus zwei Phasenspannungen zusammengesetzt ist, die aus Grundwellen v bzw.
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120)= sin v - sin (v + 120) + k sin 3v - k. sin (3v + 360) = = sin v-sin (v + 120) = - V3 cos (v + 60) woraus man ersieht, dass die durch drei teilbaren Oberwellen nicht in der Hauptspannung auftreten.
Dies bedeutet, dass es möglich wird, für die Hauptspannungen eine Sinusform zu erreichen mit einer Amplitude, die der Amplitude der Primärspannungen entspricht. In den Fällen, wo nur die Hauptspannungen desSekundärnetzes von Interesse sind, d. h. wenn das Sekundärnetz einen schwebenden Nullpunkt hat, ist es somit nach der Erfindung möglich, ein volles Ausnutzen des Umrichters innerhalb praktisch des ganzen Frequenz- undSpannungsbereiches des Netzes zu erreichen. Wenn man deshalb an das Sekundärnetz dreiphasige Leistungsverbraucher, wie Motoren oder Transformatoren mit schwebendem Nullpunkt anschliesst, werden diese nicht von den genannten Oberwellen gestört.
Die Erfindung wird im übrigen unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben.
In Fig. 1 ist die bekannte Kurvenform einer sinusförmigen Grundwelle I gezeigt. Durch Zusatz einer dritten harmonischen Oberwelle, wie in Kurve II gezeigt, erhält man die gewünschte Abplattung der Steuerkurve. Man sieht, dass die Amplitude der Kurve II im Verhältnis zu I begrenzt ist. Die Kurve III illustriert eine Grundwelle zusammen mit einer dritten und neunten harmonischen Oberwelle, wodurch eine noch bessere Abplattung des oberen Teiles der Kurve erhalten wird, was aus praktischen Gründen ein Vorteil ist.
Es ist ersichtlich, dass diese Kurve sich der Trapezform nähert, Fig. 2 zeigt das Aussehen einerHauptspannung III, die'aus der Differenz zwei trapezförmigen Phasenspannungen I und II zusammengesetzt ist, die mit Hilfe von trapezförmigen Steuergrössen dargestellt sind, deren Parallelseite 1200 el. entspricht, und deren zwei nicht parallelen Seiten je 300 el. entsprechen. Die Kurvenform III entsteht unmittelbar als Differenz zwischen zwei solchen um i200 im Verhältnis zueinander in der Phase verscho - benen trapezförmigen Phasenspannungen, und es ist ersichtlich, dass die Kurve III eine gute Annäherung an eine Sinuskurve IV ergibt.
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