CH343019A - Arrangement for the regulation of grid-controlled discharge devices - Google Patents

Arrangement for the regulation of grid-controlled discharge devices

Info

Publication number
CH343019A
CH343019A CH343019DA CH343019A CH 343019 A CH343019 A CH 343019A CH 343019D A CH343019D A CH 343019DA CH 343019 A CH343019 A CH 343019A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
voltage
impedance
arrangement according
dependent
choke
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Lorimer Smart David
Gavrilovic Aleksa
Original Assignee
English Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by English Electric Co Ltd filed Critical English Electric Co Ltd
Publication of CH343019A publication Critical patent/CH343019A/en

Links

Classifications

    • 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/15Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using discharge tubes only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

  

  Anordnung zur Regelung von gittergesteuerten     Entladungseinrichtungen       Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung  zur Regelung von gittergesteuerten Entladungsein  richtungen, wie zum Beispiel Quecksilberdampf  gleichrichter.  



  Eine Entladungseinrichtung dieser Art kann mit  Hilfe von positiven Spannungsimpulsen gesteuert wer  den, welche dem Gitter zugeführt werden, so dass  jeder Impuls die Einrichtung stromführend macht  oder  zündet . Es ist häufig, insbesondere bei Gleich  richterschaltungen, vorteilhaft, wenn man die Zeiten  ändern kann, in welchen solche Steuerimpulse in  bezug auf die positiven Halbwellen der zugeführten  Anodenspannung auftreten, so dass der Punkt in  jeder Halbwelle, bei welchem die Zündung eintritt,  geregelt werden kann.  



  Die erfindungsgemässe Anordnung zur Regelung  von gittergesteuerten Entladungseinrichtungen ist da  durch gekennzeichnet, dass je Phase eine     sättigbare     Drossel und eine Belastungsimpedanz in Reihe mit  einer     Wechselspannungsquelle    liegen, und     Mittel    vor  gesehen sind, um dem Kern der Drossel ein     Magne-          tisierungsfeld    von veränderlicher Stärke aufzudrücken,  so dass bei Einschalten der     Wechselspannungsquelle     an der Belastungsimpedanz     steilstirnige    Spannungs  impulse auftreten,

   die die Steuerung der Entladungs  einrichtung bewirken und die Phasenlage der Impuls  stirn in bezug auf die Wechselspannung durch Ände  rung der Stärke des magnetischen Feldes geregelt  werden kann, wobei zu der Anordnung ferner unsym  metrisch leitende Schaltungselemente gehören, wel  che so angeordnet sind, dass durch ihre Anwesenheit  die Grösse des Stromes, welcher wenigstens eines die  ser Schaltungselemente durchfliesst, in der Weise ver  mindert wird, dass das dabei während den Intervallen  zwischen den Impulsen an der     Belastungsimpedanz     entstehende Potential, welches     eine    zu den     Impulsen       entgegengesetzte Polarität hat, in seiner Grösse ver  mindert wird.  



  Die folgende Beschreibung erläutert an Hand der  Zeichnung eine bevorzugte     Ausführungsform    der Er  findung in Anwendung bei einer     Regelanordnung    für  eine Gruppe von fünf     Quecksilberdampf-Gleichrich-          tergefässen    für sechsphasigen Betrieb.

   In der Zeich  nung zeigen:       Fig.    1 das Schaltungsschema der Regelschaltung  für eine Phase der Anlage, von welcher nur ein Ge  fäss gezeigt ist,       Fig.    2 ein vereinfachtes Schema der -Regelschal  tung zur Erläuterung der Wirkungsweise,       Fig.    3 bis 7 Diagramme, welche die Beziehungen  zwischen verschiedenen elektrischen Grössen der  Schaltungen nach     Fig.    1 und 2 veranschaulichen.  



       Fig.    1 veranschaulicht die Regelschaltung für eine  sechsphasige Gruppe mit sechs     Quecksilberdampf-          Gleichrichtergefässen,    von welchen nur ein Gefäss bei  10 dargestellt ist. Die     Stromzuführungseinheit    11  oberhalb der strichpunktierten Linie ist für alle Pha  sen der Gruppe gemeinsam, während die Schaltung  unterhalb dieser Linie sich für jede Phase wiederholt.  



  Die     Stromzuführungseinheit    11 besteht aus  einer     Doppelstern-Transformator-Gleichrichterschal-          tung    mit zwei sterngeschalteten     Dreiphasenwicklun-          gen    12a, 12b, die miteinander durch eine Drossel 13  verbunden sind, und aus zwei dreiphasigen Metall  gleichrichtern 14a, 14b.

   Die Einheit 11 liefert eine  für alle Gleichrichter gemeinsame veränderliche ge  richtete     Vorspannung        Vb    und ausserdem für jede  Phase der Schaltung eine     Regelwechselspannung        v".     Diese Regelspannung wird den     Gleichrichtergittern     über je einen Regelkreis 15 zugeführt.

   Wie ersicht  lich, ist der     Augenblickswert    der     Vorspannung    zwi  schen der Kathode 10a des Gleichrichters 10 und  dem zu einer Phase gehörenden Steuergitter 10b      gleich der Summe der     Festvorspannung        Vb    und der  Spannung an dem Belastungswiderstand     RL    des Re  gelkreises 15. Die     Festvorspannung        Vb    ist so gross,  dass die Zündung des Gleichrichters durch sie allein  unterbunden wird. Der Regelkreis 15 liefert eine  Reihe von Spannungsimpulsen an den Belastungs  widerstand     RI,,    deren     Amplitude    so gross ist, dass die  zugehörigen Entladungsstrecken gezündet werden.

    Indem man die Lage der Steuerimpulse in bezug  auf die Anodenspannung des Gleichrichters ändert,  kann der Zündungspunkt des Gleichrichters und da  mit sein Ausgangsstrom geregelt werden.  



  Die Wirkungsweise dieses Regelverfahrens wird  an Hand des vereinfachten Schemas der     Fig.    2 erläu  tert.     Fig.    2 zeigt eine Schaltung mit einer     sättigbaren     Drossel 16, die eine     Wechselstromwicklung    16a und  eine     gleichstromgespiesene    Regelwicklung 16b trägt,  von denen die erste in Reihe mit einer Belastung     RL     und einer     Wechselspannungsquelle        v;,    liegt.

   Es sei  angenommen, dass der Kern der Drossel 16 die in       Fig.    3 gezeigte     B-H-Kennlinie    und die Wechselspan  nung     v"    die in     Fig.    4 gezeigte Wellenform hat.  



  Es sei     angenommen,    dass der     Kern,    wenn ein  Gleichstrom     I,    durch die Regelwicklung 16b fliesst,  bis zu dem Punkt 17 auf der     B-H-Kennlinie    nach       Fig.    3     vormagnetisiert,    das heisst gesättigt ist.

   Die     zu-          geführte    Spannung     v.,    hat solche Grösse, dass eine  Halbwelle des Wechselstromes, welcher den Gleich  stromamperewindungen entgegenwirkt, den Kern aus  der Sättigung heraus bis zu dem Punkt 18 auf der       B-H-Kurve    führt, während die andere Halbwelle die       Sättigung    bis über den Punkt 17 hinaus steigert. Die       Spannungswellenform    für diese Zwecke ist in     Fig.    4  wiedergegeben, wobei die vollausgezogene Kurve die  Spannung     vF,    an der Belastung     RL    darstellt.  



  Unter der     Annahme,    dass die negative Halbwelle  von     v.    den Kern aus der Sättigung herausführt, ist  zu Beginn einer negativen Halbwelle der Kern ge  sättigt, so dass im wesentlichen die ganze zugeführte  Spannung als Spannung va an der Belastung     RL    auf  tritt. Nach der Zeit     t1    wird auf der     B-H-Kurve    der  Punkt 19 erreicht, in welchem der Kern das Sätti  gungsgebiet verlässt. Der weiteren Stromänderung in  dem Kreis wirkt dann die in der Wicklung 16a indu  zierte Spannung entgegen, so dass die Ausgangsspan  nung     vp    etwa konstant bleibt.

   Wenn die Drossel  richtig bemessen ist, können kleine     Änderungen    von       vi;,    die von dem     Magnetisierungsstrom    im ungesät  tigten Zustand herrühren, vernachlässigt werden.  



  In einem späteren Zeitpunkt     t2    wird der Punkt 18  auf der     B-H-Kurve    erreicht, in welchem die indu  zierte Spannung an der Drossel ihr Vorzeichen  ändert. Der Kern erreicht dann im Zeitpunkt     t3    wie  der seinen Sättigungszustand. Die Ausgangsspannung  va steigt steil an, bis sie etwa gleich der     zugeführten     Spannung     v.,    wird, und verbleibt auf diesem Wert  für die restliche Spanne der Halbwelle. Die Wellen  form der Spannung va besteht also aus in gleichen  Abständen auftretenden positiven Pulsen, welche  Teilen der positiven Halbwellen der zugeführ-         ten    Spannung     v.,    entsprechen.

   In den Zwischen  räumen zwischen den Impulsen hat die Spannung     vii     einen praktisch konstanten negativen Wert.  



  Es lässt sich zeigen, dass in dem ungesättigten  Zustand die     Flussänderung    in dem Kern der Drossel  16 proportional zu dem Zeitintegral der induzierten  Spannung     vi    an der Wicklung 16a ist. Zwischen den  Zeitpunkten     t1    und     t.    hat sich jedoch der den Sätti  gungszustand des Kernes auf der     B-H-Kurve    nach       Fig.    3 wiedergebende Punkt von dem Punkt 19 nach  Punkt 18 und wieder     zurück    nach Punkt 19 bewegt,  das heisst, dass die gesamte     Flussänderung    während  dieser Zeitspanne Null ist.

   Daraus ergibt sich  
EMI0002.0060     
    Dies bedeutet, dass die in     Fig.4    schraffierten  Flächen<I>A</I> und<I>B</I> gleich sind. Die Grösse     v,    ändert  ihr Vorzeichen bei t"..  



  Zwischen den Zeiten     t1    und     t",    das heisst bei  ungesättigtem Kern, müssen die magnetisierenden       Amperewindungen,    welche von dem Regelstrom     I,     in der Wicklung 16b herrühren (wenn die Wirkung  des kleinen     Magnetisierungsstromes    vernachlässigt  werden kann), gleich denjenigen sein, welche von dem  Strom in der Wicklung 16a herrühren. Die Ände  rung des Regelstromes 1, ergibt somit eine Ände  rung des Stromes in der Wicklung 16a und der Be  lastung     RL    während dieser Periode.

   Somit wird auch  der     Wert    von     vi;    zwischen     t1    und     t.    und die Grösse  der Fläche<I>A</I> geändert. Um die Flächen<I>A</I> und<I>B</I>  gleich zu halten, muss die von der Zeitordinate     t3     gebildete Begrenzung der Fläche B ihre Lage ändern.  Der Zeitpunkt, in welchem die Drossel in jeder posi  tiven Halbwelle gesättigt ist, und somit die Phasen  lage (in bezug auf die zugeführte Spannung v") der  voreilenden Flanke jedes positiven Spannungsimpul  ses an der Belastung     RL    wird somit bestimmt durch  die Grösse des Gleichstromes     I,    in der Regelwick  lung 16b.

   Wie ersichtlich, wird die Phasenlage der  Steuerimpulse nach vorn geschoben, wenn der Re  gelstrom     vergrössert    wird.  



  Die Wellenform der Spannung     va    an irgendeiner  Phasenwicklung der Transformatoren 12a und 12b  umfasst die Grundfrequenz der Speisespannung und  ihre dritte Harmonische, welche in der Zusammen  setzung die in     Fig.4    gezeigte     zweikuppige    Wellen  form ergeben.

   In jeder Halbwelle ändert sich in  einem Bereich von     12011    die Amplitude dieser     Span-          nung        nur        um        etwa        15        %-        ihres        kleinsten        Wertes,        so     dass die positiven Spannungsimpulse, welche an der  Belastung     RL    auftreten, in entsprechenden Grenzen       gehalten    werden.  



  Die Spannung     va    kann auch eine     sinusförmige     Wellenform haben, jedoch wird in diesem Falle,  wenn derselbe Bereich von     120b    ausgenutzt wird, die      Impulshöhe bei voller     Nacheilung    nur 50     0/a    ihrer  maximalen Höhe haben, und bei ganzer oder fast  ganzer     Vollvoreilung    wird seine Anstiegsgeschwindig  keit gering sein. Die günstigsten Verhältnisse ergeben  sich, wenn die Spannung     v"    eine     Rechteckform    hat,  jedoch ist auch jede Wellenform, welche sich einem  Rechteck mehr nähert als eine     Sinusform,    in dieser  Hinsicht günstiger.  



  Nach     Fig.    1 ist in Reihe mit der Drosselwicklung       16a    ein Metallgleichrichter 20 geschaltet, der durch  ein aus den Widerständen R1_5 bestehendes     Poten-          tiometernetzwerk    überbrückt ist. Der Gleichrichter  20 ist so geschaltet, dass er Ströme, die in dem Regel  kreis 15 entgegen dem     Uhrzeigersinne    fliessen, unter  drückt.

   In der Zeitspanne zwischen     t1    und     t3        (Fig.    4),  in welcher ein Strom in diesem Sinne fliesst, besteht  die Widerstandsbelastung in Reihe mit der Drossel  aus     RL    in Reihe mit dem Pfad     R1        R2    R4     R5,    wobei  die Wirkung des     Potentiometers        R,-        R2        RS    in diesem  Zusammenhang vernachlässigt werden kann.

   Der  Widerstand des Pfades     Ri    R2     R4        R5    kann etwa fünf  mal so gross sein wie der Widerstand von     RL.    Da die       Amperewindungen    der Wicklung 16a und diejenigen  der Wicklung 16b     gleich    sein müssen, wird der Span  nungsabfall an der Widerstandsbelastung in Reihe  mit der Drossel beim Fliessen eines Stromes entgegen  dem     Uhrzeigersinne    im Kreis 15 etwa sechsmal grö  sser sein als beim gleichen Wert des Regelstromes     im     andern Sinne, und der Spannungsabfall an der Dros  sel selbst (v; in     Fig.    4) ist entsprechend vermindert.  



  Um die erforderliche Gleichheit der     Spannungs-          Zeit-Flächen   <I>A</I> und<I>B</I> aufrechtzuerhalten, muss die  Drossel sich in einem     früheren    Zeitpunkt der posi  tiven Halbwelle sättigen, so dass trotz unverändertem  Regelstrom die Phasenlage der Steuerimpulse     vorver-          schoben    wird. Das     Potentiometernetzwerk    ergibt so  mit eine Ersparnis an Steuerleistung.  



  Bei Strömen im     Uhrzeigersinne    im Regelkreis 15  liegt hingegen in Reihe mit der Drossel nur die Be  lastung     RL,    so dass die Höhe des positiven Steuer  impulses nicht verändert wird. Die Grösse von     RL     wird bestimmt durch den Widerstand, der für die  äussere     Gitter-Kathoden-Strecke    des Hauptgleichrich  ters     benötigt    wird, und dieser Widerstand ist gewöhn  lich niedrig im Vergleich zu der Widerstandsbela  stung, die wegen Ersparnis an Steuerleistung für den  Regelkreis benötigt wird.  



  Ein weiterer Vorteil des     Potentiometernetzwerkes     liegt darin, dass die negative Ausgangsspannung (va  in     Fig.    4, 5 und 6) zwischen     RL    und dem Serienpfad       R,-R.-R4-R.    aufgeteilt und die, tatsächliche negative  Spannung an     RL    auf einen Sechstel (bei denselben  relativen Teilwerten wie oben) ihrer Grösse ohne Po  tentiometernetzwerk herabgesetzt wird. Diese herab  gesetzte Spannung     VR1    ist in     Fig.    5 und 6 durch  strichpunktierte Linien angegeben.

   Die den Gleich  richtern zugeführte Sperrspannung bestimmt sich  durch die Ausgangsgleichspannung     Vb    der     Stromver-          sorgungseinheit    11 und bleibt durch die kleinen nega-         tiven    Spannungen VR verhältnismässig unberührt, so  dass für die Gleichrichter für alle Phasenzustände der  Steuerimpulse Arbeitsbedingungen von grösserer Kon  stanz     gewährleistet        sind.     



  Nach der vorhergehenden Beschreibung der Ar  beitsweise der Anordnung stand der Regelstrom 1,  nicht notwendigerweise in einem direkten und ein  fachen Verhältnis zu den Phasenänderungen der  Spannungsimpulse, die er hervorbringt. Insbesondere  ist der Strom 1, niemals in dem Regelbereich gleich       Null.    Die Regelung der Gleichrichter lässt sich ver  einfachen, wenn der Regelstrom Null einer äussersten  Einstellung, z. B. der     Vollnacheilung    der Impulse,  entspricht. Dies     l"ässt    sich bei der Schaltung nach       Fig.    1 durch die     Potentiometer        Rl-        R2        R3    erreichen.

    Das veränderbare     Potentiometer        R2    ist für die Ein  stellung vorgesehen; die Erläuterung der Wirkungs  weise dieses Schaltungsteils wird jedoch vereinfacht,  wenn seine Wirkung ausser acht gelassen wird.  



  Während den positiven Halbwellen der Regel  spannung     v.,    wird die ganze Spannung an der Drossel  wicklung 16a und der in Reihe liegenden Belastung       RL    den Steuergittern 10b zugeführt. Während den  negativen Halbwellen ist jedoch die Spannung     v.1    an  der Reihenschaltung 16a,     RL,    R4 und     RS    gegeben  durch  
EMI0003.0071     
         (R,    ist vernachlässigt).  



  Der Punkt, in welchem die Drossel bei Regel  strom Null     gesättigt    wird, bestimmt sich dann durch  die Gleichung  
EMI0003.0074     
    wo k der Punkt in der positiven Halbwelle ist, in wel  chem die Sättigung eintritt. Dies folgt aus der Tat  sache, dass über einen vollständigen     Zyklus    von     v"     die gesamte     Flussänderung    in dem Kern der Drossel  16 Null sein muss.

   Die     Spannungswellenform    in dem  Falle, wo die Drossel sich bei     etwa    150  in der posi  tiven Halbwelle sättigt, zeigt     Fig.7.    Der jeweilige  Wert von k bestimmt sich     natürlich    durch die Werte  von     R1    und     R..     



  In dem Regelkreis 15 nach     Fig.    1     sind    zwei ver  änderbare Elemente, nämlich der     Potentiometer-          widerstand    R2 und der Widerstand     R5,    vorgesehen.

    Der     Potentiometerwiderstand        R2        ermöglicht    eine Ab  gleichregelung für den Zustand bei voller     Nacheilung     oder bei Regelstrom Null und der Widerstand     R5    bei  dem Zustand mit voller     Voreilung.        Änderungen    zwi  schen den     B-H-Kennlinien    der einzelnen Drosseln  der Anlage führen zu einer ungenauen gegenseitigen  Phasenlage der Steuerimpulse.

   Die veränderbaren Re  gelelemente     R2    und     R5    geben die Möglichkeit, die  Phasenlagen der Impulse genau einzustellen, ohne  dass ein Satz von aufeinander genau     abgestimmten     Drosseln zur Erzielung möglichst gleicher     Kennlinien     erforderlich wäre, so dass die richtige Belastungssym-           metrie    zwischen den     einzelnen    Anoden gewährleistet  wird.



  Arrangement for regulating grid-controlled discharge devices The invention relates to an arrangement for regulating grid-controlled discharge devices, such as mercury vapor rectifiers.



  A discharge device of this type can be controlled with the aid of positive voltage pulses which are fed to the grid, so that each pulse makes the device live or ignites. It is often advantageous, especially in the case of rectifier circuits, to be able to change the times in which such control pulses occur with respect to the positive half-waves of the supplied anode voltage, so that the point in each half-wave at which ignition occurs can be regulated .



  The inventive arrangement for regulating grid-controlled discharge devices is characterized in that, for each phase, a saturable choke and a load impedance are in series with an alternating voltage source, and means are provided in order to apply a magnetization field of variable strength to the core of the choke that when the AC voltage source is switched on, steep voltage pulses occur at the load impedance,

   which cause the control of the discharge device and the phase position of the impulse forehead with respect to the alternating voltage can be regulated by changing the strength of the magnetic field, the arrangement also includes asymmetrically conductive circuit elements, wel che are arranged so that by their Presence, the magnitude of the current, which flows through at least one of these circuit elements, is reduced in such a way that the potential arising during the intervals between the pulses at the load impedance, which has a polarity opposite to the pulses, is reduced in size becomes.



  The following description explains, with reference to the drawing, a preferred embodiment of the invention in use in a control arrangement for a group of five mercury vapor rectifier vessels for six-phase operation.

   In the drawing: Fig. 1 shows the circuit diagram of the control circuit for one phase of the system, of which only one vessel is shown, Fig. 2 shows a simplified scheme of the control circuit to explain the mode of operation, Fig. 3 to 7 diagrams, which illustrate the relationships between various electrical quantities of the circuits of FIGS.



       1 illustrates the control circuit for a six-phase group with six mercury vapor rectifier vessels, of which only one vessel is shown at 10. The power supply unit 11 above the dash-dotted line is common for all phases of the group, while the circuit below this line is repeated for each phase.



  The power supply unit 11 consists of a double-star transformer-rectifier circuit with two star-connected three-phase windings 12a, 12b, which are connected to one another by a choke 13, and two three-phase metal rectifiers 14a, 14b.

   The unit 11 supplies a variable, directed bias voltage Vb that is common to all rectifiers and also an alternating control voltage v "for each phase of the circuit. This control voltage is fed to the rectifier grids via a control circuit 15 each.

   As can be seen, the instantaneous value of the bias voltage between the cathode 10a of the rectifier 10 and the control grid 10b belonging to a phase is equal to the sum of the fixed bias voltage Vb and the voltage at the load resistor RL of the control circuit 15. The fixed bias voltage Vb is so large that the ignition of the rectifier is prevented by them alone. The control circuit 15 supplies a series of voltage pulses to the load resistor RI, the amplitude of which is so large that the associated discharge paths are ignited.

    By changing the position of the control pulses in relation to the anode voltage of the rectifier, the ignition point of the rectifier and therewith its output current can be regulated.



  The mode of operation of this control method is tert erläu using the simplified scheme in FIG. Fig. 2 shows a circuit with a saturable choke 16 which carries an alternating current winding 16a and a direct current fed control winding 16b, the first of which is in series with a load RL and an alternating voltage source v ;.

   It is assumed that the core of the choke 16 has the B-H characteristic curve shown in FIG. 3 and the alternating voltage v ″ has the waveform shown in FIG.



  It is assumed that when a direct current I flows through the control winding 16b, the core is premagnetized, that is to say saturated, up to point 17 on the B-H characteristic curve according to FIG. 3.

   The supplied voltage v. Has such a size that one half-wave of the alternating current, which counteracts the direct current ampere turns, leads the core out of saturation to point 18 on the BH curve, while the other half-wave leads to saturation above the point 17 also increases. The voltage waveform for these purposes is shown in Fig. 4, the solid curve representing the voltage vF i across the load RL.



  Assuming that the negative half-wave of v. leads the core out of saturation, the core is saturated at the beginning of a negative half-cycle, so that essentially the entire voltage supplied occurs as voltage va at the load RL. After time t1, point 19 is reached on the B-H curve, at which the core leaves the saturation area. The further change in current in the circuit is then counteracted by the voltage induced in winding 16a, so that the output voltage vp remains approximately constant.

   If the reactor is dimensioned correctly, small changes in vi; which result from the magnetizing current in the unsaturated state can be neglected.



  At a later point in time t2, point 18 on the B-H curve is reached, at which point the induced voltage at the choke changes its sign. The core then again reaches its saturation state at time t3. The output voltage va rises steeply until it is approximately equal to the applied voltage v., And remains at this value for the remaining span of the half-wave. The waveform of the voltage va thus consists of positive pulses occurring at equal intervals, which correspond to parts of the positive half-waves of the applied voltage v.

   In the spaces between the pulses, the voltage vii has a practically constant negative value.



  It can be shown that in the unsaturated state, the change in flux in the core of the choke 16 is proportional to the time integral of the induced voltage vi across the winding 16a. Between times t1 and t. however, the point representing the saturation state of the core on the B-H curve according to FIG. 3 has moved from point 19 to point 18 and back again to point 19, i.e. the total change in flow during this period is zero.

   This results in
EMI0002.0060
    This means that the areas <I> A </I> and <I> B </I> hatched in FIG. 4 are the same. The variable v changes its sign at t "..



  Between the times t1 and t ", that is, with an unsaturated core, the magnetizing ampere-turns that result from the control current I in the winding 16b (if the effect of the small magnetization current can be neglected) must be equal to those that come from the current in the winding 16a The change in the control current 1 thus results in a change in the current in the winding 16a and in the load RL during this period.

   Thus the value of vi; between t1 and t. and the size of the area <I> A </I> changed. In order to keep the areas <I> A </I> and <I> B </I> the same, the boundary of area B formed by the time ordinate t3 must change its position. The point in time at which the choke is saturated in each positive half-wave, and thus the phase position (with respect to the supplied voltage v ") of the leading edge of each positive voltage pulse at the load RL is thus determined by the magnitude of the direct current I. , usually winding 16b.

   As can be seen, the phase position of the control pulses is pushed forward when the control current is increased.



  The waveform of the voltage va at any phase winding of the transformers 12a and 12b comprises the fundamental frequency of the supply voltage and its third harmonic, which when put together result in the two-capped waveform shown in FIG.

   In each half-wave, the amplitude of this voltage only changes by around 15% - its smallest value - in a range of 12011, so that the positive voltage pulses that occur at the load RL are kept within appropriate limits.



  The voltage va can also have a sinusoidal waveform, but in this case, if the same range of 120b is used, the pulse height at full lag will only be 50 0 / a of its maximum level, and at full or almost full lead its rate of increase will be be low. The most favorable conditions result when the voltage v ″ has a rectangular shape, but any wave shape which approximates a rectangle more than a sinusoidal shape is also more favorable in this respect.



  According to FIG. 1, a metal rectifier 20 is connected in series with the choke winding 16a and is bridged by a potentiometer network consisting of the resistors R1_5. The rectifier 20 is connected in such a way that it suppresses currents that flow counterclockwise in the control circuit 15.

   In the period between t1 and t3 (Fig. 4), in which a current flows in this sense, the resistance load in series with the throttle consists of RL in series with the path R1 R2 R4 R5, the effect of the potentiometer R, - R2 RS can be neglected in this context.

   The resistance of the path Ri R2 R4 R5 can be about five times as great as the resistance of RL. Since the ampere turns of winding 16a and those of winding 16b must be the same, the voltage drop at the resistance load in series with the throttle when a current flows counterclockwise in circuit 15 is about six times greater than with the same value of the control current in the other Sense, and the voltage drop across the throttle sel itself (v; in Fig. 4) is reduced accordingly.



  In order to maintain the required equality of the voltage-time areas <I> A </I> and <I> B </I>, the choke must saturate at an earlier point in time of the positive half-wave, so that the phase position remains unchanged despite the control current the control impulse is advanced. The potentiometer network thus results in a saving in control output.



  In the case of clockwise currents in control circuit 15, however, only the load RL is in series with the throttle, so that the level of the positive control pulse is not changed. The size of RL is determined by the resistance that is required for the outer grid-cathode path of the main rectifier, and this resistance is usually low compared to the resistance load that is required for the control loop to save control power.



  Another advantage of the potentiometer network is that the negative output voltage (especially in Fig. 4, 5 and 6) between RL and the series path R, -R.-R4-R. and the actual negative voltage at RL is reduced to one sixth (with the same relative partial values as above) of its size without a potentiometer network. This lowered voltage VR1 is indicated in FIGS. 5 and 6 by dot-dash lines.

   The reverse voltage fed to the rectifiers is determined by the DC output voltage Vb of the power supply unit 11 and remains relatively unaffected by the small negative voltages VR, so that working conditions of greater constancy are guaranteed for the rectifiers for all phase states of the control pulses.



  According to the preceding description of the working mode of the arrangement, the control current 1 was not necessarily in a direct and a fold relationship to the phase changes of the voltage pulses that it produces. In particular, the current 1 is never equal to zero in the control range. The control of the rectifier can be ver simple when the control current is zero an extreme setting, z. B. the full lag of the pulses corresponds. This can be achieved in the circuit according to FIG. 1 by means of the potentiometers R1-R2 R3.

    The variable potentiometer R2 is provided for a position; however, the explanation of the effect of this circuit part is simplified if its effect is disregarded.



  During the positive half-waves of the control voltage v., The entire voltage on the choke winding 16a and the series load RL is fed to the control grid 10b. During the negative half-waves, however, the voltage v.1 at the series circuit 16a, RL, R4 and RS is given by
EMI0003.0071
         (R, is neglected).



  The point at which the throttle is saturated when the control current is zero is then determined by the equation
EMI0003.0074
    where k is the point in the positive half-wave in which saturation occurs. This follows from the fact that over a complete cycle of v "the total change in flow in the core of the choke 16 must be zero.

   The voltage waveform in the case where the throttle saturates at about 150 in the positive half-wave is shown in Fig.7. The respective value of k is of course determined by the values of R1 and R ..



  In the control circuit 15 according to FIG. 1, two ver changeable elements, namely the potentiometer resistor R2 and the resistor R5, are provided.

    The potentiometer resistor R2 enables equal control for the state with full lag or with control current zero and the resistor R5 for the state with full lead. Changes between the B-H characteristics of the individual chokes of the system lead to an imprecise mutual phase position of the control pulses.

   The changeable control elements R2 and R5 allow the phase positions of the pulses to be set precisely without the need for a set of precisely matched chokes to achieve the same characteristics as possible, so that the correct load symmetry between the individual anodes is guaranteed.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Anordnung zur Regelung von gittergesteuerten Entladungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass je Phase eine sättigbare Drossel und eine Be lastungsimpedanz in Reihe mit einer Wechselspan nungsquelle liegen und Mittel vorgesehen sind, um dem Kern der Drossel ein Magnetisierungsfeld von veränderlicher Stärke aufzudrücken, so dass bei Ein schalten der Wechselspannungsquelle an der Be lastungsimpedanz steilstirnige Spannungsimpulse auf treten, PATENT CLAIM Arrangement for regulating grid-controlled discharge devices, characterized in that for each phase a saturable choke and a loading impedance are in series with an alternating voltage source and means are provided to push a magnetization field of variable strength onto the core of the choke, so that switch on of the AC voltage source at the load impedance steep voltage impulses occur, die die Steuerung der Entladungseinrichtung bewirken und die Phasenlage der Impulsstirn in bezug auf die Wechselspannung durch Änderung der Stärke des magnetischen Feldes geregelt werden kann, wo bei zu der Anordnung ferner unsymmetrisch leitende Schaltungselemente (20, R4, R5) gehören, welche so angeordnet sind, dass durch ihre Anwesenheit die Grösse des Stromes, welcher wenigstens eines dieser Schaltungselemente durchfliesst, in der Weise vermin dert wird, dass das dabei während den Intervallen zwischen den Impulsen an der Belastungsimpedanz (RL) entstehende Potential (VR), which cause the control of the discharge device and the phase position of the pulse front with respect to the alternating voltage can be regulated by changing the strength of the magnetic field, where the arrangement also includes asymmetrically conductive circuit elements (20, R4, R5) which are so arranged, that their presence reduces the magnitude of the current flowing through at least one of these circuit elements in such a way that the potential (VR) arising during the intervals between the pulses at the load impedance (RL), welches eine zu den Impulsen entgegengesetzte Polarität hat, in seiner Grösse vermindert wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die unsymmetrisch leitenden Schal tungselemente so angeordnet sind, dass durch ihre Anwesenheit die effektive Impedanz des diese Schal tungselemente einschliessenden Stromkreises gegen Ströme, die wenigstens durch die sättigbare Drossel in entgegengesetzter Richtung zu den Strömen flie ssen, welche die Spannungsimpulse erzeugen, vergrö ssert wird. 2. Anordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unsymmetrisch leitenden Schaltungselemente in Reihe mit der Spannungs quelle, der Drossel und der Belastungsimpedanz lie gen. 3. which has a polarity opposite to that of the pulses, is reduced in size. SUBClaims 1. Arrangement according to claim, characterized in that the asymmetrically conductive scarf processing elements are arranged so that, through their presence, the effective impedance of the circuit including these circuit elements against currents that flow at least through the saturable choke in the opposite direction to the currents ssen, which generate the voltage pulses, is enlarged. 2. Arrangement according to dependent claim 1, characterized in that the asymmetrically conductive circuit elements are in series with the voltage source, the choke and the load impedance. Anordnung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unsymmetrisch leitenden Schaltungselemente aus einer Impedanz und einem zu dieser parallel liegenden, gerichtet leitenden Ele ment bestehen. 4. Anordnung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz (R4, R5) an einem Ende mit einem Anschluss des gerichtet leitenden Elementes und am andern Ende mit einem Zwischen punkt einer weiteren Impedanz (R1_3) verbunden ist, an welcher wenigstens der grössere Anteil der Wech selspannung während wenigstens denjenigen Halb wellen der Wechselspannung, die in der Polarität den Spannungsimpulsen entgegengesetzt sind, zugeführt wird. 5. Arrangement according to dependent claim 2, characterized in that the asymmetrically conductive circuit elements consist of an impedance and a directionally conductive element lying parallel to it. 4. Arrangement according to dependent claim 3, characterized in that the impedance (R4, R5) is connected at one end to a connection of the directionally conductive element and at the other end to an intermediate point of a further impedance (R1_3) at which at least the larger one Portion of the alternating voltage during at least those half-waves of the alternating voltage which are opposite in polarity to the voltage pulses is supplied. 5. Anordnung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gerichtet leitende Element zwischen der Drossel und der Spannungsquelle ein geschaltet ist und die Impedanz (R4, R.) mit einem Ende an die gemeinsame Verbindung des gerichtet leitenden Elementes mit der Drossel und am andern Ende an einen Zwischenpunkt einer weiteren Impe danz (R1_3), an welcher die Wechselspannung zuge führt wird, angeschlossen ist. 6. Anordnung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Zwischenpunktes an der weiteren Impedanz regelbar ist. 7. Arrangement according to dependent claim 3, characterized in that the directionally conductive element is connected between the choke and the voltage source and the impedance (R4, R.) at one end to the common connection of the directionally conductive element with the choke and at the other end an intermediate point of a further impedance (R1_3) to which the AC voltage is supplied is connected. 6. Arrangement according to dependent claim 5, characterized in that the position of the intermediate point can be regulated at the further impedance. 7th Anordnung nach einem der Unteransprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Impedanz (R4, R5) regelbar ist. B. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Spannungsquelle eine Wechsel spannung mit angenähert rechteckiger Wellenform liefert. 9. Anordnung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenform der Wechsel spannung wenigstens eine Grundkomponente und ihre dritte Harmonische umfasst. 10. Arrangement according to one of the dependent claims 3 to 6, characterized in that the size of the impedance (R4, R5) can be regulated. B. Arrangement according to claim, characterized in that the voltage source supplies an alternating voltage with an approximately rectangular waveform. 9. Arrangement according to dependent claim 8, characterized in that the waveform of the alternating voltage comprises at least one basic component and its third harmonic. 10. Anordnung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannung aus einer Phasenwicklung eines Doppelstern - Sechsphasen- Transformators, der einen sechsphasigen Gleichrich ter speist, abgeleitet ist. Arrangement according to dependent claim 9, characterized in that the alternating voltage is derived from a phase winding of a double star six-phase transformer which feeds a six-phase rectifier.
CH343019D 1954-05-07 1955-05-05 Arrangement for the regulation of grid-controlled discharge devices CH343019A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB343019X 1954-05-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH343019A true CH343019A (en) 1959-12-15

Family

ID=10363925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH343019D CH343019A (en) 1954-05-07 1955-05-05 Arrangement for the regulation of grid-controlled discharge devices

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH343019A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1303667B (en) Arrangement for regulating a direct voltage or a direct current
DE2328026C2 (en) Power supply unit that works according to the switching principle
DE1242742B (en) DC-DC converter
DE2319752A1 (en) POWER SOURCE FOR HAND WELDING
DE1806769A1 (en) Device for the formation of actual values for the regulation of a three-phase asynchronous machine
DE2949070A1 (en) CLOCKED POWER SUPPLY WITH SEVERAL OUTPUTS
DE2649937C3 (en) Circuit arrangement in a picture display device for generating a sawtooth-shaped deflection current through a line deflection coil
DE2322924C2 (en) Circuit arrangement for stabilizing a load current
DE1140976B (en) Fast-responding magnetic amplifier
DE2019181A1 (en) Power supply device with a number of controllable rectifiers, especially for arc welding
DE673599C (en) Device for current and voltage-dependent control of power converters
CH343019A (en) Arrangement for the regulation of grid-controlled discharge devices
DE959024C (en) Circuit arrangement for generating a DC voltage for feeding a cathode ray tubes
DE665379C (en) Arrangement for controlling power converters
DE1488162C3 (en) Circuit arrangement for controlling the alternating voltage supplied to a consumer from an alternating current source via controllable rectifiers
DE836052C (en) Method for monitoring and regulating the frequency of a sinusoidal voltage by comparison with a calibration frequency
AT207458B (en) Circuit for grid control of electrical discharge vessels
DE734463C (en) Device for current or voltage-dependent regulation of grid-controlled rectifiers for constant current or constant voltage
DE1260598C2 (en) Two- or multi-phase rectifier arrangement with grid-controlled rectifiers
DE3023404A1 (en) MAGNETIC AMPLIFIER
DE664327C (en) Device for controlling the ignition point of the arc in an m-phase fed converter
AT238325B (en) Electrical circuit for controlling the current supplied to a consumer
DE955347C (en) Circuit for obtaining a direct voltage proportional to the valve currents of a three-phase rectifier
DE652590C (en) Device for automatic regulation of the direct voltage or the direct current output by rectifiers with grid-controlled vapor or gas discharge paths
DE698975C (en) nes for the cyclic control of several discharge paths serving control voltage system