Anordnung zur Regelung von Stromrichtern mittels Gitter. Bei Regelung der .Spannung, des Stro mes, oder anderer Betriebsgrössen bei Strom richtern mittels Gitter ist es bekannt, als Regelgrösse einen Gleichstrom zu verwenden, der mittels einer Wicklung entweder eine in einer Impedanzkombination liegende In duktanz oder eine Erregerkomponente einer Synchronmaschine derart beeinflusst, dass die Phasenlage der Gitterspannung gedreht wird. Es ist auch bekannt, diesen Gleich strom dadurch zu erzeugen, dass der Unter schied zwischen einer Gleichspannung und einer der zu regelnden Grösse proportionalen Spannung den Strom in einer geeigneten Wicklung erzeugt.
Es ist jedoch oft schwie rig, eine Gleichspannung zu erzeugen, welche nach Belieben eingestellt werden kann und sich nach erfolgter Einstellung mit befriedi gender Genauigkeit konstant hält.
Erfindungsgemäss wird deshalb statt dessen ein Vergleichstrom benutzt, welcher einen derart verzweigten Stromkreis durch- fliesst, dass der Unterschied zwischen dem selben und einem der zu regelnden Grösse proportionalen Strom durch die wirksame Gleichstromwicklung fliesst.
Ein derartiger Vergleichsstrom kann leicht durch die Ver wendung gewisser Impedanzarten an sich be kannter Art mit bedeutend grösserer Genauig keit als die den Strom erzeugende Spannung konstant gehalten werden. Eine solche Impe- danzart wird zum Beispiel durch einen Widerstand mit hohem positiven Tempera turkoeffizient, beispielsweise einen Eisen drahtwiderstand in Schutzgasatmosphäre gebildet.
Eine andere Anordnung, die für Wechselstrom, der später gleichgerichtet werden kann, verwendbar ist, besteht aus zwei transformatorisch parallel gegeneinan der geschalteten Induktanzen, deren eine Eisen enthält, das etwa bis zum Wende punkt der Sättigungskurve (für Wechsel strom) erregt wird, während die andere In duktanz konstant und derart bemessen ist, dass ihre geradlinige Stromspannungscharak- teristik der Tangente im genannten Wende punkt parallel wird.
Gegebenenfalls kann die letztere Induktanz durch eine zur erst genannten Induktanz unmittelbar parallel geschaltete Kapazität ersetzt werden; diese Anordnung ist jedoch empfindlicher für Frequenzschwankungen.
Drei Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung in Fig. 1 bis 3 sche matisch dargestellt.
In Fig. 1, die eine Anordnung zur Span nungsregelung zeigt, ist 1 das Ionenventil des Stromrichters und 2; dessen Steuergitter, deren Speisung nach der in der schweizeri schen Patentschrift N. 171500 beschriebenen sogenannten freischwebenden Art erfolgt, bei der die Spannung des Gitters der jeweils brennenden Anode bestimmend für die Span nung der Anodengitter ist, während die wirk samen Spannungen durch zwischen die ein zelnen Gitter eingeführte Zusatzspannungen erzielt werden und die Regelung einfach durch Verdrehung der Phase dieser Zusatz spannungen erfolgt.
Jede solche Zusatzspan nung wird von einer Impedanzkombination 3 an sich bekannter Art erzeugt, die aus einem konstanten Widerstand 33 in Reihe mit einer durch Gleichstromüberlagerung veränder lichen Induktanz 34 besteht.
Die Entnahme der Spannung erfolgt in der dargestellten Ausführungsform transformatorisch mittels zweier auf der Spannungsquelle verlegter Wicklungen 31 und zweier auf der Induk- tanz verlegter Wicklungen 32, wodurch man für jede Impedanzkombination zwei: einan der entgegengerichtete Spannungen erhält, die für entgegengesetzte Phasen einer Sechs phasengruppe oder zweier über Saugdrosseln verbundenen Dreiphasengruppen verwendbar sind.
Die Gleichstromwicklungen 30 für sämt liche Impedanzkombinationen 3 werden durch die folgende Anordnung gespeist. Eine Phase der wechselstromseitigen Span nung ist über einen Eisendrahtwiderstand 4 an die Primärwicklung eines Transformators 5 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung an ein Graetz-Polygon von Kleingleichrichtern 6 angeschlossen ist.
Zwischen den Gleichstrom ecken dieses Polygons ist einerseits ein Kon densator 7 zum Aufnehmen der Schwankun- gen des Gleichstromes, anderseits parallel zu letzterem ein Stromkreis angeschlossen, der sich in einem "Kirchhoffschen Punkt" 8 in zwei Zweige teilt, deren einer die Gleich stromwicklungen 30 der Impedanzkombina- tionen 3 und der andere einen Widerstand 9 in Reihe mit zwei Spannungsklemmen auf der Gleichstromseite des Stromrichters ent hält.
Die Zweige der Strombahn laufen wie der in einem "Kirchhoffschen Punkt" 10 zu sammen, und zwischen letzterem und dem Graetz-Polygon 6 ist eine Ausgleichsdrossel 11 eingeschaltet.
Der Eisendrahtwiderstand 4 soll in der dargestellten Ausführungsform derart bemes sen sein, dass der vom Graetz-Polygon gelie ferte .Strom immer den Strom übersteigt, welchen die Spannung des Gleichrichters durch den Widerstand 9 leiten kann.
Der Stromunterschied, welcher also beim Anstei gen der Gleichspannung des Stromrichters abnimmt, fliesst durch die Gleichstromwick lungen der Induktanzen der Impedanzkom- binationen 3, und der abnehmende Stromwert verursacht eine Abnahme der Eisensättigung und somit bekanntlich eine Erhöhung der Induktanz. Dies hat seinerseits zur Folge, dass die zwischen die Gitter aufgedrückte Spannung verspätet und die Gleichrichter- spannung erniedrigt wird, so dass die vor her genannte .Spannungssteigerung ausgegli chen wird.
Eine Einstellung der konstant zu haltenden Spannung kann leicht durch den Widerstand 9 erfolgen. Der Spannungs- anschluss dieses Widerstandes kann selbst verständlich anstatt an die Klemmen des Stromrichters selbst an beliebige Punkte eines von demselben gespeisten Belastungs kreises erfolgen. Es kann ferner eine Kom- poundierung dadurch erfolgen, dass der Transformator 5 mit einer Zusatzwicklung 50 versehen wird, der vom Hauptstrom bei spielsweise durch einen .Stromwandler 12 ge speist wird.
Um zu verhindern, dass der Strom vom Graetz-Polygon 6 auf Null sinkt und die Regelung ernsthaft stört, falls der Eisen drahtwiderstand 4 abschmelzen würde, geht der Strom des Widerstandes noch durch die Spule eines Relais 13, welches bei Stromlos werden des Widerstandes abfällt und statt dessen einen Ersatzwiderstand 40 einschaltet. Dieser Widerstand war vorher über ein Re lais 14 eingeschaltet, so dass ein Stromstoss vermieden wird. Das Relais 14 wird strom los, wenn das Relais 13 abfällt, und zeigt dann an, dass der verbrannte Widerstand ausgetauscht werden soll..
Die Primärwicklung des Transformators 5 kann über irgend einen der Kontakte 15, 16 kurzgeschlossen werden, welche Kontakte sich schliessen, wenn der ,Stromrichter aus verschiedenen Gründen erlischt. Beispiels weise können sie an der Zündvorrichtung und am Hauptschalter angebracht sein. In dieser Weise vermeidet man einen Span nungsstoss bei erneuter Zündung, indem der Vergleichsstrom beim Erlöschen des Strom richters auf Null reduziert wird durch Kurz schliessen des Transformators 5 und dann beim Aufheben des Kurzschliessens infolge der Wirkung der Induktanz 11 verhältnis mässig langsam ansteigt.
In Fig. 2, die eine Anordnung zur Strom regelung zeigt, ist nur ein Steuergitter 2 des Ionenventils 1 dargestellt. Ein dem Bela stungsstrom proportionaler Strom wird wech- selstromseitig durch Stromwandler 41 auf genommen, und dieser Strom wird über eine Kleingleichrichtergruppe 42 an die beiden "Kirchhoffschen Punkte" 10 geleitet, an denen der Strom mit einem Strom verglichen \vird, der im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Fig. 1 erhalten wird, nämlich von einem Spannungswandler 51 über einen Eisendrahtwiderstand 52,
einem regelbaren Zwischentransformator 53 und einem Graetz- Polygon 54. Zwischen den Gleichstromecken des letzteren ist ein Kondensator 56 ange schlossen und zwischen letzteren und die Punkte 10 ist eine Drosselspule 57 einge- schaltet. Der Unterschied zwischen dem Ver gleichsstrom und dem Strom der Gleichrich- tergruppe 42 wird durch eine Gleichstrom wicklung 55 .geleitet, die auf eine Impedanz kombinaHon 60 derselben Art wie in Fig. 1 wirkt, welche jedoch nur einphasig und in einfacherer Weise dargestellt ist.
Bei mehr- phasiger Anordnung können die Gleichstrom wicklungen der verschiedenen Phasen nicht nur in Reihe, sondern auch parallel geschal tet werden.
Ein besonderer Vorteil der dargestellten Anordnung ist der folgende. Bei einer schnel len Abnahme des Hauptstromes geht im ersten Augenblick ein zusätzlicher Strom von den Punkten 10 über die Gleichrichtergruppe 42, welche einen rein ohmschen Widerstand hat, während die mehr induktive Wicklung 55 den Strom verhältnismässig langsam auf nimmt. Die Regelung nach oben zu einem höheren Stromwert findet deshalb verhält nismässig langsam statt. Bei einem Ansteigen des Hauptstromes wird dagegen der Strom in der Wicklung 55 unmittelbar erniedrigt, weil in dem Kreis des konstanten Vergleichs stromes die Drosselspule 57 liegt, die sogar eine vorübergehende Veränderung des Stro mes in . diesem Kreis verhindert.
Die Rege lung im erniedrigenden Sinne erfolgt deshalb schnell, was für die Begrenzung der Wir kungen eines Überstromes von Bedeutung ist.
In Fig. 3 wird eine Ausführungsform zur Regelung auf konstante Leistung dargestellt. Von einem Stromwandler 41 auf der Wech- selstromseite wird ein Strom abgenommen, der durch einen Potentiometerwiderstand 70 geleitet wird. Zwischen den Enden des letz teren wird also eine dem Strom proportio nale Spannung herrschen, und diese Span nung wird auf eine durch Gleichstrom gesät tigte Induktanz 71 aufgedrückt, deren =Gleichstromwicklung 72 von einem zur ab gegebenen Spannung des Gleichrichters pro portionalen Strom durchflossen wird.
Bei geeigneter Bemessung wird die Induktanz 71 dann einen Strom durchlassen, der dem Pro dukt von .Strom und Spannung des Gleich richters proportional ist, und dieser Strom wird in einem Graetz-Polygon 73 gleich gerichtet und in den Punkten 10 von einem vorherbestimmten und in derselben Weise wie in Fig. 2, erhaltenen Vergleichsstrom ab gezogen, wobei der Unterschied durch die Gleichstromwicklung 55 einer Phasendreh impedanz 60 der vorher beschriebenen Art geleitet wird.
Gegebenenfalls kann das Graetz-Polygon 73, durch eine dreiphasige Gleichrichtergruppe ersetzt werden und es können die wechselstromseitig speisenden Organe für jede Phase wiederholt werden.
Arrangement for regulating converters by means of a grid. When regulating the voltage, the current or other operating variables in converters by means of a grid, it is known to use a direct current as a controlled variable which, by means of a winding, influences either an impedance combination in ductance or an excitation component of a synchronous machine in such a way that the phase position of the grid voltage is rotated. It is also known to generate this direct current in that the difference between a direct voltage and a voltage proportional to the variable to be controlled generates the current in a suitable winding.
However, it is often difficult to generate a DC voltage that can be set as desired and that remains constant with satisfactory accuracy after the setting has been made.
According to the invention, a comparison current is therefore used instead, which flows through a branched circuit in such a way that the difference between the same current and a current proportional to the variable to be controlled flows through the effective direct current winding.
Such a comparison current can easily be kept constant with significantly greater accuracy than the voltage generating the current by using certain types of impedance of a type known per se. Such an impedance type is formed, for example, by a resistor with a high positive temperature coefficient, for example an iron wire resistor in a protective gas atmosphere.
Another arrangement, which can be used for alternating current, which can later be rectified, consists of two inductances connected in parallel against each other in a transformer, one of which contains iron that is excited about up to the turning point of the saturation curve (for alternating current), while the other inductance is constant and dimensioned in such a way that its straight line voltage characteristic becomes parallel to the tangent at the turning point mentioned.
If necessary, the latter inductance can be replaced by a capacitance connected directly in parallel to the first-mentioned inductance; however, this arrangement is more sensitive to frequency fluctuations.
Three embodiments of the invention are shown in the drawing in Fig. 1 to 3 cal cally.
In Fig. 1, which shows an arrangement for voltage regulation, 1 is the ion valve of the converter and 2; its control grid, which is fed according to the so-called free-floating type described in the Swiss patent N. 171500, in which the voltage of the grid of the burning anode is decisive for the voltage of the anode grid, while the effective voltages through between the individual Grid introduced additional voltages can be achieved and the scheme is done simply by rotating the phase of these additional voltages.
Each such additional voltage is generated by an impedance combination 3 of a known type, which consists of a constant resistor 33 in series with an inductance 34 changeable by direct current superimposition.
In the embodiment shown, the voltage is drawn off transformer-wise by means of two windings 31 laid on the voltage source and two windings 32 laid on the inductance, whereby for each impedance combination two: one on the opposite voltages are obtained, which for opposite phases of a six-phase group or two three-phase groups connected via suction throttles can be used.
The DC windings 30 for all Liche impedance combinations 3 are fed by the following arrangement. One phase of the AC voltage is connected via an iron wire resistor 4 to the primary winding of a transformer 5, the secondary winding of which is connected to a Graetz polygon of small rectifiers 6.
Between the direct current corners of this polygon, on the one hand, a capacitor 7 is connected to absorb the fluctuations in the direct current; Impedance combinations 3 and the other one contains a resistor 9 in series with two voltage terminals on the DC side of the converter.
The branches of the current path run together like that in a "Kirchhoff's point" 10, and between the latter and the Graetz polygon 6, a compensating throttle 11 is switched on.
In the embodiment shown, the iron wire resistor 4 should be dimensioned such that the current delivered by the Graetz polygon always exceeds the current that the voltage of the rectifier can conduct through the resistor 9.
The current difference, which decreases when the DC voltage of the converter increases, flows through the DC windings of the inductances of the impedance combinations 3, and the decreasing current value causes a decrease in iron saturation and thus, as is well known, an increase in inductance. This, in turn, has the consequence that the voltage impressed between the grids is delayed and the rectifier voltage is lowered, so that the above-mentioned increase in voltage is compensated for.
The voltage to be kept constant can easily be set by means of the resistor 9. The voltage connection of this resistor can of course be made to any point of a load circuit fed by the same instead of to the terminals of the converter itself. Compounding can also take place in that the transformer 5 is provided with an additional winding 50 which is fed by the main current, for example through a current converter 12.
To prevent the current from Graetz polygon 6 from dropping to zero and seriously disrupting the regulation if the iron wire resistor 4 would melt, the current of the resistor still goes through the coil of a relay 13, which drops when the resistor is de-energized instead, an equivalent resistor 40 switches on. This resistor was previously switched on via a relay 14 so that a current surge is avoided. The relay 14 is de-energized when the relay 13 drops out, and then indicates that the burnt resistor should be replaced.
The primary winding of the transformer 5 can be short-circuited via any of the contacts 15, 16, which contacts close when the converter goes out for various reasons. For example, they can be attached to the ignition device and the main switch. In this way, you avoid a voltage surge when re-ignition by the comparison current is reduced to zero when the converter goes out by short-circuiting the transformer 5 and then when the short-circuiting is canceled due to the effect of the inductance 11 increases relatively slowly.
In Fig. 2, which shows an arrangement for current regulation, only a control grid 2 of the ion valve 1 is shown. A current proportional to the load current is absorbed on the AC side by current transformer 41, and this current is conducted via a small rectifier group 42 to the two "Kirchhoff points" 10, at which the current is compared with a current that is essentially in the the same way as in Fig. 1 is obtained, namely from a voltage converter 51 via an iron wire resistor 52,
a controllable intermediate transformer 53 and a Graetz polygon 54. A capacitor 56 is connected between the direct current corners of the latter and a choke coil 57 is connected between the latter and the points 10. The difference between the comparison direct current and the current of the rectifier group 42 is passed through a direct current winding 55, which acts on an impedance combination 60 of the same type as in FIG. 1, but which is only shown in a single phase and in a simpler manner.
With a multi-phase arrangement, the direct current windings of the various phases can be connected not only in series, but also in parallel.
A particular advantage of the illustrated arrangement is the following. In the case of a rapid decrease in the main current, an additional current goes from the points 10 via the rectifier group 42, which has a purely ohmic resistance, while the more inductive winding 55 takes up the current relatively slowly. The regulation upwards to a higher current value therefore takes place relatively slowly. When the main current increases, however, the current in the winding 55 is reduced immediately because the inductor 57 is in the circle of the constant comparison current, which even causes a temporary change in the current. prevented this circle.
The regulation in the degrading sense is therefore quick, which is important for limiting the effects of an overcurrent.
In Fig. 3, an embodiment for regulating to constant power is shown. A current is drawn from a current transformer 41 on the alternating current side and is conducted through a potentiometer resistor 70. Between the ends of the latter there will be a voltage proportional to the current, and this voltage is pressed onto an inductance 71 saturated by direct current, the direct current winding 72 of which is traversed by a current proportional to the given voltage of the rectifier.
With a suitable dimensioning, the inductance 71 will then let through a current which is proportional to the product of. Current and voltage of the rectifier, and this current is directed in a Graetz polygon 73 and in the points 10 of a predetermined and in the same Way as in Fig. 2, obtained comparison current withdrawn, the difference being passed through the direct current winding 55 of a phase rotation impedance 60 of the type previously described.
If necessary, the Graetz polygon 73 can be replaced by a three-phase rectifier group and the organs feeding the AC side can be repeated for each phase.