AT392551B - Mehrphasige, steuerbare wechselstromsteller- schaltung mit netzgefuehrten stromrichtern - Google Patents

Description

AT 392 551B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mehrphasige, steuerbare Wechselstromstellerschaltung mit netzgeführten Stromrichtern natürlicher Kommutierung und gleichstromseitigen Glättungsdrosseln, in der die Ströme bzw. Spannungen der einzelnen Phasen mit Stromfluß- und Spannungsdauem kleiner 180° el unter Verwendung eines Transformators mit Sekundärwicklungen geeigneter Phasenlage zu solchen mit Stromflußoder Spannungsdauem von 180° el an der Last überlagert werden, wobei die zu überlagernden Teilströme oder Spannungen mit Hilfe gesonderter, aber gemeinsam gesteuerter Steller an sekundärseitigen Wicklungsgruppen erzeugt werden.

Aus der DE-PS 29 43 324 ist ein netzgeführter Stromrichter dieser Art bekannt Derartige Stromrichter benötigen für die Kommutierung ziemlich hohe Spannungen, die etwa proportional zur Ausgangsspannung sind. Dies liegt am Gegenspannungscharakter der Last Beim Betrieb von Lichtbögen tritt das zusätzliche Erfordernis einer Wiedazündspannung ein, die aufgebracht werden muß, um bei Stromrichtungsumkehr den Bogen erneut zu zünden. Bei diesen Schaltungen mit Wechselstrom- und Drehstromstellem verlaufen nun Ausgangsspannung und die zur Kommutierung zur Verfügung stehende Spannung gegensinnig. Man kann zwar die Stromrichter so auslegen und betreiben, daß sie die zur Kommutierung erforderliche Spannung liefern. Dazu müssen sie aber am Spannungsnennpunkt bereits mit erheblichen Zündverzögerungen arbeiten - mit allen nachteiligen Folgen hinsichtlich der Transformatortypenleistung, der Leistungshalbleiter-Typenleistung und der Netzbelastung. Eine hohe, zur Kommutierung erforderliche Spannung bringt eine hohe induktive Steuerblindleistung mit sich, die noch weiter ansteigt, wenn man die Ausgangsspannung zurücksteuert und damit die Wirkleistung zurückgeht. Eine Blindleistungskompensation dafür ist kaum zu vermeiden. Schon eine in Stufen schaltbare Blindleistungskompensation erfordert einen erheblichen technischen und wirtschaftlichen Aufwand, noch mehr eine stetig verstellbare Kompensation mit Blindleistungsstromrichtem. Bei Lichtbogenbetrieb tritt noch zusätzlich die Schwierigkeit auf, daß gelegentlicher Bogenabriß und damit Lastabwurf nicht zu vermeiden sind. Dies bringt eine, wenn auch vorübergehende, starke kapazitive Belastung des Netzes mit sich, die umso störender ist, je größer die eingesetzte Blindleistungskompensation sein muß. Diese Effekte sind darauf zurückzuführen, daß sich die Ventile der Schaltung nur im Zündwinkelbereich α von 0° bis 90° betreiben lassen, weil die Ventilzweige bei Steuerwinkeln α > 90° sperren. Insbesondere bei da Verwendung dieser Schaltung zur Speisung eines Lichtbogens muß bezüglich des Steuerwinkels α ein Kompromiß geschlossen werden. Bei a = 0° entsteht zwar die größte Ausgangsleistung, wobei aber die zur Kommutierung anliegende Spannung 0 wäre. Bei α=90° hat man eine sehr gute Kommutierungsspannung, aber keine Leistung mehr. Wird mit einer derartigen Schaltung eine Last betrieben und braucht man an der Last eine höhere Leistung, so kann dies nur dadurch erreicht weiden, daß der Zündwinkel α verkleinert wird, da dies die einzige Steuerungsmöglichkeit darstellt. Dadurch sinkt aba gleichzeitig die Kommutierungsspannung ab, was für den Lichtbogenbetrieb äußerst ungünstig ist

Aus der Fachliteratur "Netzgeführte Stromrichter mit Thyristoren", Verlag Siemens, Jahrgang 1974, ISBN 3-8009-1186*8, Seiten 175 - 182 ist ein dreipulsiger Stromrichter mit zusätzlichem Freilaufventil beschrieben und in seiner Funktion theoretisch abgehandelt Diese Schaltung ist auch als Nullanodenschaltung bekannt Sie dient dazu, eine Gleichstromlast beispielsweise einen Gleichstrommotor, mit Gleichstrom aus einem Drehstromnetz zu vosorgen. Das in diesa Schaltung vorgesehene Freilaufventil dient im wesentlichen dazu, den Obowellengehalt auf der Gleichstromseite zu vermindern. In dieser Druckschrift ist auch angegeben, daß bei stromrichtergespeisten Gleichstromfördermaschinen häufig Stromrichter in Saugdrosselschaltung angewendet waden, bei denen jedes dreipulsige Teilsystem ein Freilauf ventil hat Dabei kann eine solche Anlage auch im Wechselrichtobetrieb arbeiten, wenn steuerbare Freilaufventile vorgesehen sind.

Da vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schaltungen der eingangs angegebenen Art dadurch zu vobessem, daß sie auch im Zündwinkelbereich α > 90° verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß jeder Sekundärwicklung ein Freilaufzweig zugeordnet ist zu dem im Drehstromstella ein eigena Ventilzweig gehört

Die erfindungsgemäße Schaltung läßt sich durch die in ihr enthaltenen Freilaufzweige auch im Zündwinkelbeieich α zwischen 90° und 180° betreiben. Sobald die Spannung am Ventilzweig durch 0 geht und negativ wird, übernehmen die Freilaufzweige den Stromfluß. Dadurch entsteht auch in diesem Winkelbereich Leistung an der Last Dieser Bereich ist deshalb interessant weil sich dort die Kommutierungsspannung und die Leistung nicht gegensinnig verhalten, sondern gleichsinnig. Die Ausgangsleistung ist bei einem Zündwinkel α = 90° maximal und fällt mit zunehmendem Zündwinkel stetig ab, bis sie bei einem Zündwinkel von α = 180° den Wert 0 erreicht Gleichzeitig fällt dabei aber die Kommutierungsspannung ab. Die Versorgungsspannung für die erfindungsgemäße Schaltung kann jeder dreiphasigen Spannungsquelle, z. B. der Sekundärwicklung eines Transformators entnommoi werden. Zwei phasenverschobene erfindungsgemäße Schaltungen können vorteilhaft auf ein und dieselbe Last arbeiten. Sind sie um 60° phasenverschoben, so ist an der Last eine Stromflußdaua von 180° zu azielen, auch wenn sie am einzelnen Drehstromsteller bei 120° bleibt

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß die Kommutierung des Stromes von einem mit der Versorgungsspannung behafteten Ventilzweig auf einen Freilaufzweig über den Spannungsnulldurchgang hinaus verzögert wird. Durch die Zündverzögerung der Freilaufzweige läßt sich eine Feinregulierung der Leistung erzielen. Bei zwei phasenvoschobenen erfindungsgemäßen Schaltungen, die auf ein und dieselbe Last arbeiten, läßt sich damit die Stromlieferung der beiden Schaltungen auf die Last fein einstellen. Auch kann damit die Zuordnung von Ausgangsspannung und der zur Kommutierung dienenden Spannung gezielt beeinflußt werden. -2-

Claims (2)

1. AT 392 551B Die Figur zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung. Mit (1) ist die Primärseite eines aus einem Drehstromnetz gespeisten Transformators bezeichnet, dem zwei Sekundärwicklungssätze (2) und (3) zugeordnet sind. Jedem Sekundärwicklungssatz ist ein netzgefiiihrter Drehstromsteller (4) bzw. (5) zugeordnet, der gleichstromseitig jeweils eine Drossel (6), (7) aufweist Jeder Sekundärwicklung ist ein Freilaufzweig (8), (9) zugeordnet, zu dem im Drehstromsteller ein eigener Ventilzweig (10), (11) gehört Die phasenverschoben arbeitenden Sekundärwicklungsgruppen (8) und (9) mit ihren zugeordneten Drehstromstellem arbeiten auf drei Lichtbögen (12), an denen sie eine Stromflußdauer von 180° ermöglich«!. PATENTANSPRÜCHE 1. Mehrphasige, steuerbare Wechselstromstellerschaltung mit netzgeführten Stromrichtern natürlicher Kommutierung und gleichstromseitigen Glättungsdrosseln, in der die Ströme bzw. Spannungen der einzelnen Phasen mit Stromfluß- und Spannungsdauem kleiner 180° el unter Verwendung eines Transformators mit Sekundärwicklungen geeigneter Phasenlage zu solchen mit Stromfluß- oder Spannungsdauem von 180° el an der Last überlagert werden, wobei die zu überlagernden Teilströme oder Spannungen mit Hilfe gesonderter, aber gemeinsam gesteuerter Steller an sekundärseitigen Wicklungsgruppen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sekundärwicklung (2, 3) ein Freilaufzweig (8, 9) zugeordnet ist, zu dem im Drehstromsteller (4,5) ein eigener Ventilzweig (10,11) gehört.
2. 2. Wechselstromstellerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierung des Stromes von einem mit der Versorgungsspannung behafteten Ventilzweig (10, 11) auf einen Freilaufzweig (8,9) über den Spannungsnulldurchgang hinaus verzögert wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -3-