DE1028701B

DE1028701B - Schaltungsanordnung zur Gittersteuerung elektrischer Entladungsgefaesse, wie z. B. Stromrichtergefaesse

Info

Publication number: DE1028701B
Application number: DES51337A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ludwig Filberich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-11-23
Filing date: 1956-11-23
Publication date: 1958-04-24
Also published as: US2924749A; CH360123A

Description

DEUTSCHES

BIBLIOTHEK

DES DEUTSCHEN

PATENTAMTES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Gittersteuerung elektrischer Entladungsgefäße mittels einer steil ansteigenden Spannung. Hierfür ist vorgeschlagen worden, von einer Spannungsquelle eine steuerbare Sättigungsdrossel in Reihe mit einem Arbeitswiderstand zu speisen, wobei die Spannung für das zu steuernde Gitter an dem Arbeitswiderstand abgenommen wird.

Die Erfindung hat eine neuartige Lösung für diese Zwecke zum Gegenstand, nach welcher für die Steuerung jedes Gitters des Stromrichters je eine Reihenschaltung aus einer in ihrer Vormagnetisierung steuerbaren Sättigungsdrossel mit Sättigungswinkelsteuerung, also eine Drossel in Reihe mit einem Gleichrichterventil, und einem Widerstand vorhanden ist, an welchem die Steuerspannung für das Gitter des Stromrichters abgenommen wird, und diese Reihenschaltung mit einer nicht sinusförmigen Spannung aus einer zweiphasigen Gleichrichterschaltung gespeist wird, in welcher ein Belastungswiderstand über eine Glättungsdrossel an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Speisetransformators angeschlossen ist, und die nicht sinusförmige Spannung zwischen einem Ende der Sekundärwicklung des Transformators bzw. dem mit dem Transformator verbundenen Pol des Ventils und der Verbindungsleitung von Belastungswiderstand und Glättungsdrossel abgenommen wird.

Eine solche Schaltung hat insbesondere die vorteilhafte Eigenart, daß an ihr ohne eine zusätzliche Gleichspannungsquelle unmittelbar eine nicht sinusförmige Wechselspannung gewonnen wird, von welcher die positive Spannungshalbwelle, welche trapezförmigen Verlauf hat und einen Bereich von mehr als 180° umfaßt, für die Bildung der Gitterspannung des Stromrichters benutzt wird, und von welcher die negative Halbwelle die Rückmagnetisierung der in Reihe mit einem Ventil liegenden Sättigungsdrossel bewirkt, welche in Reihe mit dem Arbeitswiderstand liegt, an dem die Stromrichtergitterspannung abgenommen wird.

Eine solche Schaltung mit einer zweiphasigen Gleichrichterschaltung läßt sich benutzen für die Lieferung nur einer Gitterspannung, kann aber auch für die Lieferung der Spannung zweier Steuergitter benutzt werden, die mit 180° Phasenverschiebung am Stromrichter arbeiten. In diesem Fall wird in der Schaltung je eine Spannung an jedem Ende der Sekundärwicklung des die zweiphasige Schaltung speisenden Transformators und an der Verbindungsleitung zwischen dem Belastungswiderstand und der Glättungsdrossel der zweiphasigen Gleichrichterschaltung abgenommen.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht beschränkt auf die Speisung nur zweier Steuergitter eines Stromrichters, sondern kann für einen Stromrichter beliebiger Phasenzahl benutzt werden. Liegt ein 2 «-phasiger Stromrichter vor, wobei η größer 1 ist, so wird gemäß der Erfindung für Schaltungsanordnung zur Gittersteuerung elektrischer Entladungsgefäße, wie z.B. Stromrichter gefäße

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Ludwig Filberich, Berlin-Siemensstadt, ist als Erfinder genannt worden

die Speisung von je zwei um 180° elektrisch in der Phase versetzten Steuerkreisen des Stromrichters je eine zweiphasige Gleichrichterschaltung vorgesehen. Es ist dann zwar für jede der zweiphasigen Gleichrichterschaltungen je eine Glättungsdrossel an jeder Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Speisetransformators erforderlich. Es braucht für alle zweiphasigen Gleichrichterschaltungen nur ein gemeinsamer Belastungswiderstand vorgesehen zu werden.

Die Erfindung ist nicht nur anwendbar bei Schaltungen von Stromrichtern für gerade Phasenzahlen. Eine entsprechende Anordnung ist vielmehr auch bei (2 n—V)- . phasigen Schaltungen anwendbar, z. B. also bei einer dreiphasigen Schaltung. In diesem Fall kann auch aus der Möglichkeit Nutzen gezogen werden, daß zwar für die Erzeugung je einer Steuergitterspannung für den Stromrichter je eine zweiphasige Gleichrichterschaltung erforderlich ist, wobei an den Mittelpunkt der Sekundärwicklung je eine Glättungsdrossel angeschlossen ist; jedoch kann für alle zweiphasigen Schaltungen gemeinsam wieder ein einziger Belastungswiderstand benutzt werden, dem gegebenenfalls, wie später grundsätzlich angegeben, zur Glättung und Versteifung der gelieferten Spannung ein Kondensator parallel geschaltet sein kann.

Bisher ist angegeben worden, daß die nicht sinusförmige Wechselspannung zwischen einem Ende der Sekundärwicklung des Speisetransformators der zweiphasigen Schaltung und der Verbindungsleitung zwischen der Glättungsdrossel und dem Belastungswiderstand abgenommen wird. Die Höhe der positiven Halbwelle dieser Wechselspannung kann eingestellt werden, wenn der Belastungswiderstand hierfür als Potentiometer ausge-

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bildet ist. Für die Verbesserung der Trapezform der Hat bei positivem Potential des Endes A der Sekundärpositiven Halbwelle der von der zweiphasigen Schaltung wicklung des Transformators 1 das Ventil 2 seine Durcll·- gelieferten nicht sinusförmigen Spannung bzw. ihre laßphase, so liegt an diesem Ventil 2 nur eine geringe Glättung kann dem Belastungswiderstand der zwei- Restspannung entsprechend der Erhebung der ausgephasigen Schaltung vorzugsweise ein Kondensator parallel 5 zogenen Kurve Ua-n über die Kurve bzw. die Gerade geschaltet werden. Er erfüllt dann unmittelbar gleich- Up-n, an dem Ventil 3 jedoch die volle Sperrspannung zeitig die Funktion, daß er zu einer Glättung und Ver- praktisch von dem Wert Ua-b- Hat in der nächsten steifung der von der zweiphasigen Schaltung abnehm- Halbwelle des Wechselstromes, mit welchem der Transbaren Spannung und damit der Gitterspannung des formator 1 gespeist wird, das Ende B seiner Sekundär-Stromrichters dient. Für die steuerbare Sättigungsdrossel io wicklung positives Potential, so hat das Ventil 3 seine der Anordnung, welche aus einer Drossel in Reihe mit Durchlaßphase, und es liegt an ihm nur eine geringe einem Ventil in Reihe mit dem Arbeitswiderstand besteht, Restspannung, die volle Sperrspannung praktisch von an welchem die Steuergitterspannung des Stromrichters dem Wert Ua-b dagegen an dem Ventil 2. Die zwischen abgenommen wird, kann es sich als zweckmäßig erweisen, den Punkten A und JV abgegriffene Spannung für die auch eine Rückmagnetisierung der Drossel über einen 15 Speisung des Stromkreises über den Arbeitswiderstand 9« zusätzlichen Parallelwiderstand zu dem Ventil vorzu- besteht also jeweils aus der Überlagerung der Spannungen nehmen, die dann im Zusammenwirken mit der eigent- am Ventil 2 mit der Gleichspannung Up-n zwischen den liehen Steuerwicklung den jeweiligen Arbeitspunkt der Punkten P und JV bzw. am Belastungswiderstand 5 der mit Sättigungswinkelsteuerung arbeitenden Drossel be- zweiphasigen Gleichrichterschaltung. Diese Spannung stimmt, von welchem aus deren Aufwärtsmagnetisierung 20 Ua-n ist eine reine Wechselspannung. Sie besteht aus stattfindet. einer trapezförmigen positiven Halbwelle mit einer Eine beispielsweise Schaltung für die Anwendung der Breite von über 180° elektrisch in dem eingetragenen Erfindung veranschaulicht die Fig. 1 der Zeichnung. Intervall T₁ und einer sinusförmigen negativen Halbwelle In dieser bezeichnet 1 einen Transformator, welcher in dem Zeitintervall T₂. Aus dem positiven trapezeine zweiphasige Gleichrichterschaltung speist, die aus 25 förmigen Teil dieser Spannung Ua-n wird in dem Stromden beiden Ventilen 2 und 3, einer Glättungsdrossel 4 kreis über die Ventildrosselanordnung 7 a, Sa, 10a und und einem Belastungswiderstand 5 besteht. Diesem Wider- den Arbeitswiderstand 9 a die gewünschte Gitterspannung stand 5 ist der Kondensator 6 parallel geschaltet. Aus ausgeschnitten. Durch Veränderung der Steuermagnetidieser zweiphasigen Schaltung wird zwischen' dem einen sierung der Drossel Ta ist es möglich, den steil anEndpunkt A der Sekundärwicklung des Transformators 1 30 steigenden Einsatz der Gitterspannung Ugi-k, der in und dem Punkt JV zwischen der Glättungsdrossel 4 und Fig. 2 im Zeitpunkt ^₁ erfolgt, gemäß der Liniatur dem Belastungswiderstand 5 die nicht sinusförmige Strich-Zweipunkt-Strich, in einem Bereich von größer als Spannung abgenommen, welche über die sättigungsfähige 180° elektrisch zu verschieben. Auf der Sättigungsdrossel Drossel Ta in Reihe mit dem Ventil 8 α an dem Arbeits- sind in Fig. 1 vier Steuerwicklungen angedeutet, mit widerstand 9 a liegt. Dem Ventil 8 a ist noch ein Ohmscher 35 deren Hilfe verschiedene magnetische Steuereinflüsse Widerstand 10« parallel geschaltet. An dem Arbeits- einander überlagert werden können, widerstand 9 a wird die Spannung für ein Steuergitter des Die Erzeugung der Steuerspannung für das Gitter G₂ Stromrichters abgenommen und der Anschluß K gege- des Stromrichters, welches gegenüber dem Gitter G₁ mit benenfalls über eine negative Vorspannungsquelle an die 180° elektrisch verschobener Phasenlage arbeitet, erfolgt Kathode des Stromrichters und die Leitung G₁ an eines 40 sinngemäß an dem Arbeitswiderstand 9 δ der Anordnung, der Steuergitter des Stromrichters angeschlossen. Zwischen welcher über die Drossel 7 δ und das Ventil 8 δ mit dem dem Punkt JV und dem anderen Ende B der Sekundär- Parallelwiderstand 10 δ mit der zwischen den Punkten B wicklung des Transformators 1 wird die nicht sinus- und JV der Schaltung entstehenden nicht sinusförmigen förmige Spannung für ein weiteres Steuergitter des Strom- Wechselspannung gespeist wird.

richters abgenommen, und zwar über eine sättigbare 45 Die Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei Drossel 7 δ in Reihe mit einem Ventil 8 δ, welchem ein einem 2«-phasig, und zwar sechs-phasig gespeisten Ohmscher Widerstand 10 δ parallel geschaltet ist. An dem Stromrichter. Der Transformator V besitzt in Dreieck Widerstand 9 δ wird die Spannung für das zweite Git- geschaltete Primärwicklungen I₃Zi bis l/m, denen Seter G₂ des Stromrichters in gleicher Weise abgenommen, kundärwicklungen l/i bis l/m zugeordnet sind. Jede ■ wie es für das andere Gitter G₁ erläutert worden ist. 50 dieser Sekundärwicklungen speist je eine zweiphasige Die Wirkungsweise der Anordnung soll an Hand der Gleichrichterschaltung. Jede dieser Schaltungen besitzt Fig. 2 erläutert werden. je ein Paar Ventile 2Ί und 3Ί bzw. 2'n und 3'n bzw. In der Fig. 2 veranschaulicht die strichpunktierte 2'm und 3'ni sowie j^{e eme} Glättungsdrossel 4Ί bzw. 4'u Parallele im Abstand Up-n zu der Geraden, welche das bzw. 4'm. Allen zweiphasigen Gleichrichterschaltungen Potential des Punktes JVi der Schaltung kennzeichnet, 55 gemeinsam ist der Belastungswiderstand 5' mit dem die Höhe der praktisch glatten Gleichspannung Up-n, Parallelkondensator 6'. Die Entnahme der nicht sinusweiche in der Schaltung zwischen den Punkten P und JV, förmigen Spannung für die Speisung der Stromkreise der also an dem Belastungswiderstand 5 der zweiphasigen Arbeitswiderstände 9'α bis 9'f, an welchen die Gitter-Gleichrichterschaltung auf tritt. Die gestrichelt dargestellte spannungen für die Steuergitter G₁ bis G₆ abgenommen Kurve ist die Spannung Ua-b, welche zwischen den 60 werden, erfolgt jeweils zwischen dem Punkt JV der Enden A und B der Sekundärwicklung des Transfor- Schaltung und einem der Enden A1 bis Bm der Semators 1 liegt. Die ausgezogen dargestellte Kurve gibt kundärwicklungen des Transformators 1'. die Spannung Ua-n wieder, welche zwischen den Liegt nur ein (2«-l)-phasig gespeister Stromrichter, Punkten A und JV der Schaltung, also der Reihen- z. B. ein dreiphasig gespeister Stromrichter vor, so ergibt schaltung aus dem Gleichrichterventil 2 und dem Be- 65 sich die geeignete Schaltung durch Fortlassen der lastungswiderstand 5 der zweiphasigen Schaltung ent- Arbeitswiderstände 9'δ, .9'd! und 9' f sowie der Drosseln steht. Diese speist den Stromkreis aus der Drosselventil- und Ventile, über welche diese Widerstände von den anordnung 7a-Ba und dem Arbeitswiderstand 9a, an zweiphasigen Schaltungen gespeist werden. Auch hierbei' welchem die Gitterspannung Ua₁-K für den Stromrichter bleibt das Merkmal bestehen, daß für alle zweiphasigen abgenommen wird. 70 Gleichrichterschaltungen nur ein gemeinsamer Be-

lastungswiderstand im Sinne von 5', gegebenenfalls mit einem Parallelkondensator 6' erforderlich ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Gittersteuerung elektrische! Entladungsgefäße, wie z. B. Stromrichtergefäße, mittels einer steil ansteigenden Spannung, welche an einem Arbeitswiderstand abgenommen wird, <&r von einer Spannungsquelle über eine Steuerbare Sättigungsdrossel gespeist wird, dadurch gekennzeichmt, daß für die Steuerung jedes Gitters je eine Regelschaltung aus einer in ihrer Vormagnetisierung steuerlaren Sättigungsdrossel mit Sättigungswinkelsteuenng und einem Widerstand vorhanden ist, an welchen die Steuerspannung für das Gitter abgenommn wird, und daß diese Reihenschaltung mit einer dcht sinusförmigen Spannung aus einer zweiphasign Gleichrichterschaltung gespeist wird, in welchr ein Belastungswiderstand über eine Glättungs- ao drosse an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Seisetransformators angeschlossen ist, und an welchr die nicht sinusförmige Spannung zwischen einerr Ende der Sekundärwicklung des Transformatoi bzw. dem mit dem Transformator verbundenen Pol es Ventils und der Verbindungsleitung von Belaaingswiderstand und Glättungsdrossel abgenomisn wird.

2. chaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß an der Verbindungsleitung zwiscen dem Arbeitswiderstand und der Glättungsdrosd der zweiphasigen Gleichrichterschaltung sowie jedeiEnde der Sekundärwicklung des Transformators bzwiem mit dem Transformator verbundenen Pol des ^ntils je eine nicht sinusförmige Spannung für die Stelleinrichtung je eines Gitters des Stromrichters abgfommen wird.

^Schaltungsanordnung für die Gittersteuerung eine2«-phasigen Stromrichters mit η größer 1 nach Ansuch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung von je zwei um 180° elektrisch in der Phase versetzten Steuerkreisen aus Sättigungsdrossel und Arbeitswiderstand je eine zweiphasige Gleichrichterschaltung vorgesehen ist, wobei in jeder der η Gleichrichterschaltungen an jeder Mittelanzapfung der Transformator-Sekundärwicklung je eine Glättungsdrossel angeschlossen ist, jedoch von allen zweiphasigen Gleichrichterschaltungen nur ein gemeinsamer Belastungswiderstand gespeist wird.

4. Schaltungsanordnung für die Gittersteuerung eines (2«-l) -phasigen Stromrichters mit η größer 1 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung je eines Stromkreises aus Drossel und Arbeitswiderstand für ein Steuergitter des Stromrichters je eine zweiphasige Gleichrichterschaltung vorgesehen ist, wobei in jeder der (2w-l) Gleichrichterschaltungen an die Mittelanzapfung der Transformator-Sekundärwicklung je eine Glättungsdrossel angeschlossen ist, jedoch von allen zweiphasigen Gleichrichterschaltungen nur ein gemeinsamer Belastungswiderstand gespeist wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung nur an einem Teil des gesamten als Potentiometer ausgebildeten Belastungswiderstandes abgenommen wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Belastungswiderstand der zweiphasigen Gleichrichterschaltung ein Kondensator geschaltet ist zur Glättung und Versteifung der abgenommenen Spannung.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Ventil, welches in Reihe mit der Sättigungsdrossel Hegt, über welche der Arbeitswiderstand für die Lieferung einer Gittersteuerspannung gespeist wird, ein Widerstand vorgesehen ist zur Bildung eines Nebenweges für einen Strom zur Rückmagnetisierung der Drossel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen