DE1107784B

DE1107784B - Stromrichteranordnung fuer Umkehrantriebe

Info

Publication number: DE1107784B
Application number: DES41914A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gottfried Moeltgen; Dipl-Ing Edmund Heimes
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-12-11
Filing date: 1954-12-11
Publication date: 1961-05-31

Description

Stromrichteranordnung für Umkehrantriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichteranordnung für Umkehrantriebe, bei der ein stetiger Übergang von Gleich- in Wechselrichterbetrieb und umgekehrt (Leonard-Verhalten) möglich ist.
Bekannt ist die Kreuzschaltung zweier Stromrichter, die mit mehranodigen Gefäßen in Sechsphasenschaltung oder in Saugdrosselschaltung ausgeführt werden kann. Ein Nachteil dieser bekannten Anordnung ist aber der Aufwand von zwei selbständigen Stromrichtereinheiten einschließlich Transformatoren.
Man könnte auf den Gedanken kommen, einanodige Stromrichtergefäße in an sich bekannter Weise paarweise in Gegenparallelschaltung an einen Speisetransformator anzuschließen, wobei ein Transformator eingespart würde. Liegt hierbei die Saugdrossel wie üblich zwischen den Sternpunkten der beiden dreiphasigen Transformatorsterne, so wird zwar gegenüber einer Kreuzschaltung mit Saugdrosseln auch noch eine der letzteren eingespart, es läßt sich jedoch nachweisen, daß diese Schaltung nicht arbeiten kann; denn wenn z. B. die Gefäße der einen Stromrichtung als Gleichrichter arbeiten, dann liegt an den Gefäßen der anderen Stromrichtung, die als Wechselrichter arbeiten, jeweils die Phasenspannung, vermehrt um die Saugdrosselspannung. Die Folge davon sind Kreisströme, welche eine Gleichstromkomponente enthalten und so stark werden, daß ein einwandfreies Arbeiten nicht mehr gewährleistet ist.
Demgegenüber wird eine Verbesserung mit der Erfindung erzielt. Diese betrifft eine Stromrichteranordnung für Umkehrantriebe mit paarweise in Gegenparallelschaltung an eine in Doppelstern geschaltete Wechselspannungsquelle angeschlossenen Ventilen und besteht in der Kombination einer Steuereinrichtung für gemeinsame Zündwinkelverstellung der Ventile beider Stromrichtungen, derart, daß während des Betriebes in der einen Richtung die Ventile der anderen Richtung zur Stromübernahme ständig bereit sind, und einer an sich bekannten Saugdrosselschaltung im ventilseitigen Gleichstromteil, derart, daß für jede Gleichstromrichtung eine Saugdrossel vorgesehen ist.
Bekannt sind einfache Stromrichteranordnungen, die nur zum Betrieb in einer einzigen Richtung eingerichtet sind, mit einer Saugdrossel im ventilseitigen Gleichstromteil.
Die Erfindung wird durch die Schaltungsbeispiele nach Fig. 1 bis 5 veranschaulicht. In diesen sind einander entsprechende Schaltungsteile durchweg mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Für die Saugdrosselschaltung nach Fig. 1 ist nur ein einziger Gleichrichtertransformator vorgesehen, wie bekannt. An jede ein Sternpunktsystem bildende Hälfte A, B der Sekundärwicklung des Transformators ist eine Gruppe von sechs Einanodengefäßen, und zwar drei Gefäßen V1 und in Gegenparallelschaltung dazu drei weiteren Gefäßen V2 angeschlossen. Die Kathodenleitungen der drei Gefäße V1 jeder der beiden Gruppen sind miteinander zu Kathodenanschlußknotenpunkten A1 bzw. Bi vereinigt. In der Verbindungsleitung zwischen den Knotenpunkten A1 und Bi liegt eine Saugdrossel S1. Die Anodenleitungen der drei Gefäße V, jeder der beiden Gruppen sind miteinander zu Anodenanschlußknotenpunkten A2 bzw. B2 vereinigt. In der Verbindungsleitung zwischen den Knotenpunkten A2 und B2 liegt eine zweite Saugdrossel S2. Die Mittelanzapfungen der Saugdrosseln S1, S2 sind über Glättungsdrosseln G1 bzw. G, an den Anker des Gleichstrommotors M angeschlossen, dessen andere Anschlußklemme an eine Verbindungsleitung zwischen den Sternpunkten der beiden Hälften der Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist.
Die Steuerung einer solchen Anordnung erfolgt in bekannter Weise wie bei einer Kreuzschaltung. Dabei werden aber die Kreisströme nicht allein durch die Glättungsdrosseln - wie es z. B. bei einer Gegenparallelschaltung in reiner Sechsphasenschaltung der Fall wäre - begrenzt, sondern eine Begrenzung wird im wesentlichen durch die gerade nicht arbeitende Saugdrossel herbeigeführt. Infolgedessen werden, wenn die Induktion in der Saugdrossel auf kleinen Werten (z. B. etwa 5000 Gauß) gehalten wird, was man mit Rücksicht auf einen kleinen kritischen Strom sowieso tun wird, die Kreisströme sehr klein. Die für Regelaufgaben wichtige Forderung, daß die Summe aus Gleichrichter- und Wechselrichter-Steuerwinkel genau 180° beträgt, läßt sich im gesamten Steuerbereich einhalten. Die Glättungsdrosseln brauchen nicht mit Rücksicht auf die Kreisströme besonders groß dimensioniert zu werden. _ Aus Fig. 1 können die folgenden vorteilhaften Schaltungsbeispiele für Gegenparallelschaltungen mit Saugdrosseln abgeleitet werden.
Die Schaltung nach Fig. 2 enthält in der dargestellten Sekundärseite des Transformators drei Gruppen A, B, C, von denen jede ein Zweiphasensystem bildet. Diese Schaltung hat ebenso wie die des vorherigen Beispiels eine sechsphasige Netzrückwirkung. In den Fig. 3 und 4 sind zwei Schaltungen mit zwölfphasiger Rückwirkung dargestellt, wobei jedesmal zwei Transformatoren mit sechsphasigen, gegeneinander um 30° versetzten Sekundärwicklungen in Sternschaltung zur Speisung verwendet werden. An die zwölf äußeren Sternenden sind nach Fig. 3 vier Gruppen zu je drei Phasen angeschlossen. Davon sind je zwei Gruppen A und B zu einer Schaltung entsprechend dem Schaltungsbeispiel nach Fig.1 zusammengefaßt. Die Zusammenfassung der beiden Gruppenpaare erfolgt sinngemäß wiederum über je eine Saugdrossel S11 bzw. S.", wie aus Fig. 3 ersichtlich. Nach Fig. 4 sind an die zwölf äußeren Sternenden drei Gruppen A, B, C zu je vier Phasen angeschlossen. Der besseren Übersicht halber ist nur die Gruppe A bezeichnet. Entsprechend der Gruppenzahl 3 werden in den Schaltungen nach Fig.2 und 4 dreiphasige Saugdrosseln S1, S., verwendet.
Dadurch, daß die Saugdrosseln auf der Gleichstromseite jedesmal zwischen die gemeinsamen Anschlußstellen der je n zu einem n-Phasensystem gehörenden Anoden bzw. Kathoden gelegt werden, wird erreicht, daß bei allen Schaltungen die Anzahl und die Größe der Transformatoren die gleiche bleibt wie für die entsprechende einfache Stromrichterschaltung ohne gegenparallele Gefäße. Lediglich die Anzahl der Saugdrosseln verdoppelt sich gegenüber der einfachen Schaltung für nur eine Stromrichtung, wenn in beiden Richtungen gleiche Betriebsanforderungen zu erfüllen sind.
Ist es bei großen Leistungen erforderlich, daß jeweils zwei Einanodengefäße parallel arbeiten, so ergibt sich entsprechend Fig. 5 immer die Möglichkeit, daß die Anzahl der Stromteilerdrosseln D nur gleich der Anzahl der sekundären Transformatorphasen ist statt gleich der doppelten Anzahl, die man eigentlich erwarten sollte. Aus Fig. 5 erkennt man weiter, daß die Anzahl der gestrichelt dargestellten Anschlußleitungen, die zu den einzelnen strichpunktiert angedeuteten Gerüsten E hinführen, von denen jedes mit sechs Einanodengefäßen bestückt ist, ziemlich klein ist, da die übrigen Verbindungsleitungen, die in Fig. 5 mit ausgezogenen Linien dargestellt sind, innerhalb der einzelnen Gerüste selbst fest verlegt werden können.

Claims

PATENTANSPRUCH: Stromrichteranordnung für Umkehrantriebe mit paarweise in Gegenparallelschaltung an eine in Doppelstern geschaltete Wechselspannungsquelle angeschlossenen Ventilen, gekennzeichnet durch die Kombination einer Steuereinrichtung für gemeinsame Zündwinkelverstellung der Ventile beider Stromrichtungen, derart, daß während des Betriebes in der einen Richtung die Ventile der anderen Richtung zur Stromübernahme ständig bereit sind, und einer an sich bekannten Saugdrosselschaltung im ventilseitigen Gleichstromteil, derart, daß für jede Gleichstromrichtung eine Saugdrossel vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 309 593, 659 866, 680 034, 737 991; Walter Schilling, »Die Wechselrichter und Umrichter« (1940), S. 24/25; Helmut Anschütz, »Stromrichteranlagen der Starkstromtechnik« (1951), S. 54 bis 65.