CH221450A - Arrangement to improve the operation of power converters. - Google Patents

Arrangement to improve the operation of power converters.

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CH221450A
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/20Contact mechanisms of dynamic converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

  

  Anordnung zur Verbesserung des     Betriebes    von     Stromrichtern.            Bei        Stromrichterschaltungen,    die mit       Ventilen,     oder auch  Schaltstrecken arbeiten, hat man zur Ent  lastung der Strecken von der     kritischen    Be  anspruchung übersättigte Drosseln (Schalt  drosseln) verwendet, .die     unmittelbar    vor die       Streeken    gelegt werden, und hat ferner Kon  densatoren angeordnet, die die einzelnen  Strecken überbrücken.

   Die     übersättigten     Drosseln sind :dabei     duroh    .den Stromdurch  gang oder mit Hilfe zusätzlicher     Ma,gnetisie-          rungen    so     gesteuert,        dass    ihre     Induktivität     vorzugsweise nur am Ende der     Kommutie-          rung    und kurz nach beendigter     Kommutie-          rung    wirksam ist. Die     Ablösung    der     Strek-          ken    erfolgt daher     weitgehend    stromlos.

   Fer  ner tritt durch die Wirkung des     Konden-          sators    in Verbindung mit der     Induktivität     der     Drosselspule    keine plötzliche Wiederkehr  der Spannung an den Strecken auf. Der be  kannten Anordnung haftet nun in     manchen     Fällen eine     leihe    von Nachteilen an deren    Beseitigung auf Grund der vorliegenden Er  findung möglich wird.  



       Erfindungsgemäss    ist die übersättigte  Drossel nicht unmittelbar mit der Strecke in       Reihe        gesehaaltet,    sondern auf der Primär  seite     (Wechselstromseite)    des     @Stromriehter-          haupttransformators    eingefügt. Die Konden  satoren und sonstige als Nebenwege vorge  sehene Einrichtungen     können;    hingegen auf  der :Sekundärseite     unmittelbar    parallel zu  .den einzelnen Strecken angeordnet bleiben.

    Vorteilhaft wird bei einer Anordnung gemäss  .der Erfindung der     @Strommichtertransforma-          tor    in     einzelne        Einphasentransformatoren     mit     .gutem        magnetischem    Rückschluss und  besonders geringem     Magnetisierungsstrom          unterteilt.    An     :Stelle    der Einzeltransforma  toren kann auch     e.in        Fünfschenkeltrans.forma-          tor    mit     guten    magnetischen     Eigenschaften     vorgesehen werden.

   Es kann auch     eine        Hilfs-          magnetisierung    des     Transformatorei'sens!    über  entsprechend     bemessene        Vorwiderstärnde    von      einer andern     Spannungsquelle    her oder vom  Wechselstromnetz her zusätzlich erfolgen.

    Schliesslich können :derartige     :Stromrichter-          transformatorschaItungen    angewendet wer  den, bei denen eine :einfache gegenseitige Zu  ordnung von Primärwicklung und Sekundär  wicklung :der einzelnen Phasen besteht, die  zu gleichen     Stromführungszeiten        primär-          und        sekundärseitig    führt (z.     B..Stern---:Stern-          schaItung    oder     :dreiphasige        VollwegSchal-          tu@n:

  g-dreiphasige        'Graetzschaltung    oder     drei-          phasige        Vollwegsehaltung-Doppeldreipha-          senschaltung    mit     Saugtransformator).     



  Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei  an Hand der     Fig.    l der Zeichnung     a.m    Beispiel  des mechanischen Gleichrichters, :der auf das  Gleichstromnetz 4 arbeitet, :die     Kommutie-          run.g    von Phase 1 auf Phase 2' behandelt.  Am Ende :der Brenndauer der Phase 1  schliesst sich zu     Beginn    der     Kommutierung     der     mechanische    Schalter 22' :der Phase ?.  Damit beginnt die Phase 2 auch primärsei  tig den Strom zu übernehmen, was beispiels  weise, weil     -die    Drossel 21     vorgesä.ttigt    sein  kann, ohne weiteres erfolgen kann.

   Der  Strom in der Phase 1 nimmt entsprechend  dem     Kommutierungsverlauf        primärseitig    und       sekundärseitig        rasch    ab, bis die bisher über  sättigte Drossel 11 ihre Sättigungsgrenze  unterschreitet und nunmehr ihre volle     Induk-          tivität    wirksam wird.     Unter    dem Einfluss  dieser     Induktivität    spielt sich nunmehr der  weitere     Kommutierungsverla.uf    verlangsamt  ab, und der     :Schalter    12' kann, auch wenn  er nicht sehr exakt zeitlich schaltet, ohne  grosse Schaltleistung trennen.

   Der Wieder  anstieg der Spannung an Schalter 12' wird  .dadurch erheblich verlangsamt, dass der Kon  densator 120' nicht plötzlich geladen wer  den kann; denn auf der     Primärseite    ist. zu  dieser Zeit die     Induktivität    der Drossel 11.  voll wirksam und     einer        Aufladung    von der       Gleichstromseite    4 her steht :die     Induktivität     der Phasenwicklungen des Haupttransforma  tors 5 entgegen.

   Die     Hilfsmagnetisierung    des       Transformators    5     sorgt    dafür, dass sowohl  Primär-     als    auch     Sekundärseite    des     Trans-          formators        von,dem        Magnetisierunbsstrom    des    Transformators soweit wie möglich entlastet  ist.. Ferner kann mit Hilfe der     Hilfsmagne-          tis:ierung    gleichzeitig die Sprungbeanspru  chung und damit :die Anforderung an den  Kondensator     12()'    noch weiter     herabgesetzt     werden.  



  Die Vorteile der .durch die Erfindung  vorgeschlagenen Anordnung sind dann von be  sonderem Nutzen, wenn :derartige Anordnun  gen zur Umformung sehr hoher     Culeichspan-          nungen    verwendet werden sollen. Würde  man, wie dies bisher vorgeschlagen wurde,  die     Schaltdrosseln    auf der     Gleichspannungs-          rse.ite    anordnen, so würden die Schaltdrosseln  mit     Riicksicht    auf die     Hochspannungsisola-          tion    der     Arbeitswicklung    schon beträchtliche  Abmessungen annehmen.

   Die für de     richtige          Arbe.itsweiee    der Drossel erforderliche Aus  legung mit     bestem        magnetischem    Rückschluss  und     geriniger        Streuung    wird praktisch     nicht     mehr erreichbar. Hinzukommt ferner,     da.ss     die     Wicklungen    zur     ffilfsmagnetisierung    eben  falls gegen Hochspannung isoliert auf dem  Eisenkern angeordnet werden müssen oder  nur über     besondere        Isoliertransformatoren    zu  speisen sind.

   Die Anordnung der Drosseln  auf der Primärseite des Transformators be  seitigt diese Schwierigkeiten und stellt trotz  dem die beabsichtigte Wirkungsweise hin  sichtlich der     Kommutierung    und Entlastung  der     .Strecken    sicher. Ferner wird durch die  Anordnung auf :der Primärseite eine     Kurz-          schlussbegrenzun,g    erreicht, die nunmehr auch       Transformatorschäden        einschliesst.     



  Die in Verbindung mit     Schaltdrosseln     vielfach erforderliche Vorbelastung kann  ebenfalls von der     Gleichstromseite    auf :die       Wechselstromseite    verlegt werden, was insbe  sondere dann,     wenn    dort keine sehr hohen  Spannungen vorliegen, von besonderem Vor  teil ist.

       Schliesslich    kann bei     gleichzeitigem     Betrieb mehrerer Transformatoren oder       Transformatorgruppen    mit gleichen     und     gleichzeitig ablaufenden     Arbeitsdauern    je  Phase ein gemeinsamer Satz von     Schaltdros-          eeln    in den primärseitigen     :Stromzuführun-          gen    vorgesehen werden.

   Die     Vielzahl    :der  sekundärseitigen     Entladungs-    oder Schalt-      strecken     arbeitet    mit diesem Drosselsatz in  dergleichen     Weise    wie oben     beschrieben    zu  sammen.  



  Die     besonderen    Vorteile, die die Anwen  -dung der Erfindung bei     Q,uecksilberdampf-          gleiehrichtern,        beispielsweise    für grosse  Ströme     und,Saugdrosselschaltung        bietet,        sind     an Hand der     Fig.    2 zu erkennen.

   Die     sechs     in     Saugdrosselsichaltung    arbeitenden und in  einem     mehranodigen        Entladungsgefäss    10 zu  sammengefassten Entladungsstrecken würden       naoh    ,der bisher bekannten     Ausführung    sechs       Drosselwicklungen    benötigen,

   von denen je  weils zwei einem Eisenkern zugeordnet     sein          können.    In bekannter Weise     ist    der     Saug-          trau6formator    6     zwischen    die     (Sternpunkte     der beiden sekundären     dreiphasigen    Stern  wicklungen des Transformators 5 geschaltet.  Diese beiden Wicklungen würden     aber,Span-          nung    gegeneinander führen und dementspre  chend     gegeneinander    und gegen den gern       isoliert    werden müssen.

   Die Anordnung  gemäss der Erfindung löst dagegen die Auf  gabe unter Verwendung von drei     Drosseln     auf der Primärseite des     Stromrichtertrans-          farmators,    von -denen jede nur eine einzige  Wicklung hat. Abgesehen von<U>der</U> geringen  Isolation wird nunmehr ein     V    2mal gerin  gerer     Wicklunb        raum        benötigt,    und     hier-          ,durch    wird die Ausführung des magne  tischen     greises    der Drossel     wiederum    wesent  lich ,günstiger     gestaltet.     



  Gemäss einer     weiteren        Ausführungsform     dar     'Prfi@n,rln,no,    kann man     bei    mehreren    Transformatoren oder     Transformatorgrup-          pen,    die für eine entsprechende Zahl von ein  zelnen     Stromrichtern    mit gleichen und  gleichzeitig ablaufenden     Arbeitsdauern    in  Betracht kommen, je Phase     einen        gemein-          samen    Satz von     ,Schaltdrosseln    in den     pri-          mä-rseiti,gen    Stromzuführungen vorsehen.



  Arrangement to improve the operation of power converters. In converter circuits that work with valves or switching sections, oversaturated chokes (switching chokes) have been used to relieve the distances from the critical loading, which are placed directly in front of the Streeken, and capacitors have also been arranged that the bridge individual routes.

   The oversaturated chokes are: controlled through the passage of current or with the aid of additional magnets in such a way that their inductance is preferably only effective at the end of the commutation and shortly after the commutation has ended. The stretches are therefore largely disconnected from the power supply.

   Furthermore, due to the effect of the capacitor in connection with the inductance of the choke coil, there is no sudden return of the voltage on the lines. The known arrangement is now liable in some cases to lend disadvantages to the elimination of which is possible due to the present invention.



       According to the invention, the oversaturated choke is not connected directly to the line in series, but rather is inserted on the primary side (alternating current side) of the current line main transformer. The capacitors and other facilities provided as byways can; on the other hand, on the secondary side, remain arranged directly parallel to the individual routes.

    In an arrangement according to the invention, the current converter transformer is advantageously subdivided into individual single-phase transformers with a good magnetic return and a particularly low magnetizing current. Instead of the individual transformers, a five-leg transformer with good magnetic properties can also be provided.

   An auxiliary magnetization of the transformer can also be used! also take place via appropriately dimensioned series resistors from another voltage source or from the alternating current network.

    Finally: Converter transformer circuits of this type can be used in which there is a: simple mutual assignment of primary winding and secondary winding: of the individual phases, which leads to the same current carrying times on the primary and secondary sides (e.g. star --- : Star connection or: three-phase full-path connection tu @ n:

  g-three-phase Graetz circuit or three-phase full-wave circuit-double three-phase circuit with suction transformer).



  To explain the mode of operation, an example of the mechanical rectifier,: which works on the direct current network 4,: the commutation from phase 1 to phase 2 'is treated with reference to FIG. 1 of the drawing. At the end: the burning time of phase 1, the mechanical switch 22 'closes at the beginning of the commutation: the phase?. This means that phase 2 also begins to take over the current on the primary side, which can easily be done, for example, because the throttle 21 can be vorgesä.ttigt.

   The current in phase 1 decreases rapidly on the primary and secondary sides in accordance with the commutation curve until the previously saturated choke 11 falls below its saturation limit and its full inductivity is now effective. Under the influence of this inductance, the further commutation process now takes place more slowly, and the: switch 12 'can, even if it does not switch very precisely in time, disconnect without great switching power.

   The rise in the voltage at switch 12 'is slowed down considerably because the capacitor 120' cannot suddenly be charged; because is on the primary side. at this time the inductance of the choke 11 fully effective and a charge from the direct current side 4 is here: the inductance of the phase windings of the main transformer 5 opposed.

   The auxiliary magnetization of the transformer 5 ensures that both the primary and the secondary side of the transformer are relieved of the magnetizing current of the transformer as much as possible. Furthermore, with the aid of the auxiliary magnetization, the sudden stress and thus the Requirement on the capacitor 12 () 'can be further reduced.



  The advantages of the arrangement proposed by the invention are of particular use when: Such arrangements are to be used for reshaping very high electrical currents. If the switching reactors were to be arranged on the DC voltage side, as has been suggested up to now, the switching reactors would already assume considerable dimensions with regard to the high-voltage insulation of the working winding.

   The design with the best magnetic yoke and low scattering required for the correct working white of the throttle can no longer be achieved in practice. In addition, the windings for film magnetization also have to be arranged on the iron core insulated against high voltage or can only be fed via special isolating transformers.

   The arrangement of the chokes on the primary side of the transformer eliminates these difficulties and, in spite of that, ensures the intended mode of operation towards commutation and relief of the. Furthermore, the arrangement on: the primary side achieves a short-circuit limitation, which now also includes transformer damage.



  The preload often required in connection with switching chokes can also be relocated from the direct current side to the alternating current side, which is particularly advantageous when there are no very high voltages there.

       Finally, when several transformers or groups of transformers are operated simultaneously with the same and simultaneously running working times for each phase, a common set of switching inductors can be provided in the primary-side power supply lines.

   The multitude: the secondary-side discharge or switching path works with this throttle set in the same way as described above.



  The particular advantages offered by the application of the invention with Q, silver vapor rectifiers, for example for large currents and suction throttle circuits, can be seen in FIG.

   The six discharge paths working in suction throttle connection and combined in a multi-anode discharge vessel 10 would require six inductor windings according to the previously known design,

   of which two can be assigned to an iron core. In a known manner, the suction transformer 6 is connected between the (star points of the two secondary three-phase star windings of the transformer 5. These two windings would, however, conduct voltage against each other and accordingly have to be isolated from each other and from which they would like to be isolated.

   The arrangement according to the invention, however, solves the task by using three chokes on the primary side of the converter transformer, each of which has only a single winding. Apart from <U> the </U> low insulation, a winding space that is twice as small is now required, and as a result of this, the design of the magnetic old element of the choke is again made significantly more favorable.



  According to a further embodiment, Prfi @ n, rln, no, one can use a common set per phase for a number of transformers or transformer groups which are suitable for a corresponding number of individual converters with the same and simultaneously running working times Provide switching chokes in the primary power supply lines.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Anordnung zur Verbesserung des Betrie bes von Stromrichtern, bei der zur Ent lastung,der Entladungs- oder iSchaltstrecken übersättigte Drosseln (Schaltdross,eln) vor gesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die übersättigten Drosseln nicht unmittelbar mit -den .Strecken in Reihe geschaltet, son dern auf der Primärseite (Wechselstrom- seite) des 8tromrichterhaupttransformators eingefügt sind. PATENT CLAIM: Arrangement to improve the operation of converters, in which supersaturated chokes (switching throttle, eln) are provided for relieving, discharging or switching sections, characterized in that the oversaturated chokes are not connected directly to the sections in series , but are inserted on the primary side (AC side) of the main converter transformer. UNTERANSPRUCH: Anordnung nach Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, .dass bei gleichzeitigem Betrieb mehrerer Transformatoren oder Transformatorgruppen mit gleichen und gleichzeitig ablaufenden Arbeitsdauern je Phase en gemeinsamer Satz von Schaltdros seln in den primärseitigen .Stromzuführungen vorgesehen ist. SUBSTANTIAL CLAIM: Arrangement according to patent claim, characterized in that when several transformers or groups of transformers are operated simultaneously with the same and simultaneously running working times per phase, a common set of switching throttles is provided in the primary-side.
CH221450D 1940-11-23 1941-10-28 Arrangement to improve the operation of power converters. CH221450A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1137130B (en) * 1955-03-09 1962-09-27 Licentia Gmbh Mechanical rectifier with switching chokes on the primary side of the main transformer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1137130B (en) * 1955-03-09 1962-09-27 Licentia Gmbh Mechanical rectifier with switching chokes on the primary side of the main transformer

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