Anordnung zur Steuerung der verbraucherseitigen Spannung eines Wechsel-
oder Drehstromtransformators Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung
der verbraudherseitigen Spannung eines Wechsel- oder Drehstromtransformators, dessen
netzseitige Zuleitungen gesteuerte Ventile enthalten, denen Beschaltungskondensatoren
zugeordnet sind. Verschiedene Gleichstromverbraucher, wie beispielsweise Rundfunksender,
Gleichstrom-Schweißanlagen und Elektrofilter erfordern weitgehend trägheitslos arbeitende
Stellglieder für eine stufenlose Regelung von Strom, Spannung oder Leistung und
schnelle Schaltglieder zum Schutz der Gleichrichterventile. Die Gleichstromverbraucher
liegen strom- oder spannungsmäßig oft unterhalb oder oberhalb des wirtschaftlichen
Einsatzgebietes der Gleichrichterventile, so daß die Ventile strom- oder spannungsmäßig
nicht gut ausgenutzt sind. Man hat deshalb den Gleichstromverbraucher an eine Anordnung
von ungesteuerten Ventilen angeschlossen und die Sekundärspannung des Gleichrichtertransformators
entsprechend der Nennspannung dieser Gleichrichterventile gewählt. Die Steuerung
der Gleichspannung erfolgt dann mittels gesteuerter Ventile in den Primärzuleitungen
des Transformators..Bei verhältnismäßig geringen Anforderungen an die Stehgeschwindigkeit,
beispielsweise bei Elektronenstrahl-Schmelzanlagen, genügt im allgemeinen eine Gegenparallelschaltung
eines gesteuerten und eines ungesteuerten Ventils in jeder Zuleitung. Bei höheren
Anforderungen wird im allgemeinen in jeder Zuleitung eine Gegenparallelschaltung
von gesteuerten Ventilen angeordnet.Arrangement for controlling the consumer-side voltage of an alternating
or three-phase transformer The invention relates to an arrangement for controlling
the consumer-side voltage of an AC or three-phase transformer, its
Mains supply lines contain controlled valves, which wiring capacitors
assigned. Various direct current consumers, such as radio transmitters,
DC welding systems and electrostatic precipitators require largely inertia-free ones
Actuators for stepless regulation of current, voltage or power and
fast switching elements to protect the rectifier valves. The direct current consumers
are often below or above the economic value in terms of current or voltage
Area of application of the rectifier valves, so that the valves current or voltage
are not well used. The direct current consumer is therefore connected to an arrangement
connected by uncontrolled valves and the secondary voltage of the rectifier transformer
selected according to the nominal voltage of these rectifier valves. The control
the DC voltage is then carried out by means of controlled valves in the primary supply lines
of the transformer .. With relatively low demands on the standing speed,
For example, in the case of electron beam melting systems, a counter-parallel connection is generally sufficient
one controlled and one uncontrolled valve in each supply line. At higher
Requirements is generally a counter-parallel connection in each feed line
arranged by controlled valves.
Der Betrieb solcher Wechselstromsteller kann unter Umständen bei Teilaussteuerung
der Ventile und geringer Belastung, insbesondere im Leerlauf des Transformators,
durch Spannungsschwankungen gestört werden, deren Ursache in der Stromkommutierung
der gesteuerten Ventile zu erblicken ist. Eine störende Wirkung solcher Spannungsspitzen
auf den Betrieb der Ventile in den netzseitigen Transformatorzuleitungen kann dadurch
weitgehend vermieden werden, daß die Ventile spannungsmäßig überdimensioniert werden.
Diese Maßnahmen erfordern jedoch einen entsprechend erhöhten Aufwand, zumal die
Scheitelwerte solcher Überspannungen ohne größeren Aufwand nur annähernd bestimmt
werden können.The operation of such AC power controllers can under certain circumstances be partially controlled
of the valves and low load, especially when the transformer is idling,
are disturbed by voltage fluctuations, the cause of which is the current commutation
the controlled valves can be seen. A disruptive effect of such voltage peaks
This can affect the operation of the valves in the network-side transformer feed lines
largely avoided that the valves are overdimensioned in terms of tension.
However, these measures require a correspondingly increased effort, especially since the
Peak values of such overvoltages are only approximately determined without great effort
can be.
Diese Spannungsschwankungen können jedoch zu weiteren Nulldurchgängen
der Ventilströme und damit zu weiteren Betriebsstörungen, insbesondere bei einem
nachgeschalteten Gleichrichter zu erheblichen Verzerrungen und erhöhter Welligkeit
der Gleichspannung führen. Ein solcher Betrieb ist deshalb zur Speisung von empfindlichen
Gleichstromverbrauchern ungeeignet. Es wurde nun erkannt, daß diese Spannungsschwingungen
weitgehend beeinflußt werden durch Energieschwingungen zwischen der Induktivität
des Transformators und den Beschaltungskapazitäten der Ventile in den netzseitigen
Zuleitungen und unter Umständen auch zwischen den Kapazitäten eines angeschlossenen
Gleichstromkreises, beispielsweise den Beschaltungskondensatoren angeschlossener
Gleichrichter, oder auch großen Glättungskondensatoren einer Senderstromversorgung
oder Verbraucherkapazitäten bei Elektrofiltern. Es ergibt sich daraus die Aufgabe,
solche Energieschwingungen zu vermindern oder ganz zu beseitigen.However, these voltage fluctuations can lead to further zero crossings
the valve currents and thus to further malfunctions, especially in one
downstream rectifier leads to considerable distortion and increased ripple
the direct voltage lead. Such an operation is therefore for feeding sensitive
Unsuitable for direct current consumers. It has now been recognized that these voltage oscillations
are largely influenced by energy oscillations between the inductance
of the transformer and the wiring capacities of the valves in the network-side
Supply lines and possibly also between the capacities of a connected
DC circuit, for example the wiring capacitors connected
Rectifiers, or large smoothing capacitors of a transmitter power supply
or consumer capacities for electrostatic precipitators. The result is the task
to reduce such energy vibrations or to eliminate them entirely.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die netzseitigen Transformatorklemmen
über Kondensatoren miteinander verbunden, deren Kapazität so bemessen ist, daß bei
voller Aussteuerung der Ventile deren Strom mindestens annähernd gleich oder größer
ist als der Magnetisierungsstrom des Transformators. Diese Kondensatoren bilden
für den Energieaustausch ins Netz einen Nebenweg, dessen Zeitkonstante wesentlich
größer ist als diejenige der Ventilbeschaltung. Ferner wurde gefunden, daß durch
die Anordnung von Widerständen in Reihe mit den Kondensatoren auch die Einschaltstromspitzen
ausreichend begrenzt werden können. Diese Widerstände können zweckmäßig so bemessen
werden, daß die Zeitkonstante des entsprechenden RC-Gliedes größer ist als die Freiwerdezeit
der Ventile.According to the invention, the transformer terminals on the mains side are used to achieve this object
connected to each other via capacitors, the capacity of which is such that at
full modulation of the valves whose current is at least approximately the same or greater
is than the magnetizing current of the transformer. These capacitors form
for the exchange of energy into the network a bypass, the time constant of which is essential
is greater than that of the valve circuit. It was also found that by
The arrangement of resistors in series with the capacitors also controls the inrush current peaks
can be sufficiently limited. These resistances can expediently be dimensioned in this way
be that the time constant of the corresponding RC element is greater than the free time
of the valves.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen, in der als Ausführungsbeispiel eine Anordnung zur Steuerung der Spannung
eines Gleichstromverbrauchers dargestellt ist.
Nach der Figur ist
ein Gleichstromverbraucher 2, der beispielsweise eine Senderöhre mit einer Spannung
von 5 kV und einer Leistung von 100 kW sein kann und dem ein Kondensator von beispielsweise
etwa 2 gF parallel geschaltet ist, an eine Gleichrichteranordnung 4 mit Gruppen
ungesteuerter Ventile 5 in Brückenschaltung angeschlossen. Von der Ventilgruppe,
beispielsweise einer Reihenschaltung von zehn Ventilen in jedem Brückenzweig, ist
jeweils nur eines dargestellt. Die Ventile können beispielsweise Siliziumgleichrichter
sein. Die Gleichrichteranordnung 4 ist über einen Transformator 5 mit einer Sekundärwicklung
6, die beispielsweise für eine Spannung von 5 kV und einen Strom von 20 A ausgelegt
sein soll, und einer Primärwicklung an ein Drehstromnetz mit den Phasen R, S und
T mit einer Spannung von 380V angeschlossen. Die netzseitigen Zuleitungen des Transformators
5 enthalten jeweils eine Gegenparallelschaltung von gesteuerten Ventilen 8 und 9,
die zweckmäßig Siliziumthyristoren oder gegebenenfalls Gruppen solcher Thyristoren
sein können und denen jeweils eine Reihenschaltung eines Beschaltungskondensators
10 mit einem Beschaltungswiderstand 11 parallel geschaltet ist. Zur Trennung
der gesamten Anlage vom Drehstromnetz ist noch ein Trennschalter 12 vorgesehen.
An die netzseitigen Transformaterklemmen ist jeweils eine Reihenschaltung eines
Kondensators 14 mit einem Widerstand 15 angeschlossen. Diese RC-Glieder sind in
Stern geschaltet.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which an arrangement for controlling the voltage of a direct current consumer is shown as an exemplary embodiment. According to the figure, a direct current load 2, which can be, for example, a transmitter tube with a voltage of 5 kV and a power of 100 kW and to which a capacitor of, for example, about 2 gF is connected in parallel, to a rectifier arrangement 4 with groups of uncontrolled valves 5 in a bridge circuit connected. Of the valve group, for example a series connection of ten valves in each bridge branch, only one is shown. The valves can be silicon rectifiers, for example. The rectifier arrangement 4 is connected to a three-phase network with phases R, S and T with a voltage of 380V via a transformer 5 with a secondary winding 6, which should be designed, for example, for a voltage of 5 kV and a current of 20 A, and a primary winding connected. The mains-side feed lines of the transformer 5 each contain a counter-parallel connection of controlled valves 8 and 9, which can expediently be silicon thyristors or possibly groups of such thyristors and each of which is connected in parallel with a series connection of a connection capacitor 10 with a connection resistor 11. A disconnector 12 is also provided to separate the entire system from the three-phase network. A series circuit of a capacitor 14 with a resistor 15 is connected to the transformer terminals on the mains side. These RC elements are connected in star.
Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung einer derartigen
Anordnung ergibt sich dadurch, daß der Sternpunkt dieser RC-Glieder mit dem Sternpunkt
der Primärwicklung 7 verbunden ist. Diese Anordnung bewirkt eine Stabilisierung
der Spannungssteuerung dadurch, daß der Nullpunkt der Kondensatoren 14 mit dem Nullpunkt
des Transformators gekoppelt ist und somit das Potential dieser beiden Nullpunkte
nur im gleichen Sinne wandern kann. Mit der gleichen Wirkung kann der Sternpunkt
der Kondensatoren 14 auch mit einem Mittelpunktsleiter des Drehstromversorgungsnetzes
verbunden werden. Die Kondensatoren 14 und Widerstände 15 sind so bemessen, daß
der Magnetisierungsstrom in den Transformatorprimärwicklungen nach einem Kommutierungsvorgang
weiterfließen kann. Er fließt über die RC-Glieder 14, 15 und speichert die
magnetische Energie der Transformatorwicklung in den Kondensatoren 14, bis das Ventil
für die entgegengesetzte Stromrichtung freigegeben wird.A particularly advantageous further embodiment of such an arrangement results from the fact that the star point of these RC elements is connected to the star point of the primary winding 7. This arrangement stabilizes the voltage control in that the zero point of the capacitors 14 is coupled to the zero point of the transformer and thus the potential of these two zero points can only move in the same sense. With the same effect, the star point of the capacitors 14 can also be connected to a neutral point conductor of the three-phase power supply network. The capacitors 14 and resistors 15 are dimensioned so that the magnetizing current can continue to flow in the transformer primary windings after a commutation process. It flows through the RC elements 14, 15 and stores the magnetic energy of the transformer winding in the capacitors 14 until the valve is released for the opposite current direction.
In Verbindung mit der Erfindung können die Widerstände 15 vorteilhaft
so ausgelegt sein, daß die Zeitkonstante des RC-Gliedes größer ist als die Freiwerdezeit
der steuerbaren Ventile 8 und 9. Die Zeitkonstante kann vorzugsweise etwa die zwei-
bis fünffache, insbesondere etwa die dreifache Freiwerdezeit der Ventile betragen.In connection with the invention, the resistors 15 can be advantageous
be designed so that the time constant of the RC element is greater than the free time
of the controllable valves 8 and 9. The time constant can preferably be about the two-
up to five times, in particular about three times the time the valves become free.