Anordnung zur Regelung den Kreiastromen von Stromrichtern in Umkehrechaltung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung dab Kreinstromes von Stromrichtern
in Umkehrechaltung, insbesondere in Kreuzschaltung, mit Stromwandlern in den Wechselspannungsleitungen.
Zur
Speiaung von elektrischen Antrieben mit häufigem und schnellem Wechsel der Drehrichtung
kommen vorzugsweise Stromrichter in Umkehrschaltung infrage. Umkehrschaltungen mit
Ventilsystemen in Kreuz- oder Gegenparallelschaltung können kreis.--; stromfrei
oder kreiastrombehaftet ausgeführt werden. Der Kreisstrom stellt eine große Belastung
dar, die verhindert, daß die Stromrichter im Lückbetrieb arbeiten. Dadurch wird
einerseits ein geradliniger Übergang der Gleich- und Wechselrichterkennlinien erreicht
und andererseits die hohe Verstärkung des Stromrichtern auch bei sehr kleinem Laatetrom
beibehalten. Ferner sind beim kreiastrombelasteten Betrieb in jedem Zeitpunkt beide
Stromrichter auf die Spannung der angeschlossenen Maschine oder bei der Speiaung
einer Umrichtermaschine auf die Spannung des Gleichstromzwischenkreinen ausgesteuert,
so daß sie in ständiger Bereitschaft stehen,,den Lastatrom unverzüglich zu übernehmen.
Diese Eigenschaft ist besonders wichtig bei der Speinung eines Gleichstromzwiechenkreisen,
an den ein Wechselrichter mit Thyriatoren angeschlossen ist , die besonders
empfindlich sind gegen Überspannungen. Da im kreinetrombehafteten Betrieb
den speiee#-den Stromrichtere beim Wechsel der Stromrichtung praktisch keine
Totzeit in der Steuerung auftritt, so können auch keine Spannungespitzen durch die
fehlende Regelung während dieser Totzeit auftreten. Falle eine Energierücklieferung
an das speisende Wechsel- oder Drebetromnetz vorgesehen ist, werden deshalb als
netzgeführte Stromrichter zur Speiaung den Gleichstromzwischenkreisen im allgemeinen
Umkehretromrichter mit kreisetrombehaftsten Betrieb vorgesehan.
Der
Krei3strom stellt eine zusätzliche Belastung für die Ventile des Stromrichters und
für den Transformator dar. Man ist deshalb bestrebt, den Kreisstrom möglichst klein
zu halten. Ferner soll der Kreiastrom bekanntlich aus verschiedenen Gründen wenigstens
annähernd konstant bleiben. Er kann deshalb auch auf einen vorgegebenen Wert geregelt
werden. Zu diesem Zweck kann eine Spannungsregelung mit unterlagerter Stromregelung
vorgesehen sein. Den beiden Stromrichtern ist dann jeweils ein Stromregler zugeordnet,
denen ein gemeinsamer Regler, beispielsweise ein Spannunge- oder Drehzahlregler,
übergeordnet ist. Den Stromreglern wird der Stromistwert von Anodenstromwandlern
zugeführt, die in den Wechselspannungszuleitungen angeordnet sind. Ferner wird den
Stromreglern ein Stromsollwert für den Kreisstrom vorgegeben. Diese Anordnung hat
jedoch den Nachteil eines verhältnismäßig gro ßen Aufwandes und führt vor allem
wegen der größeren Zeitkonstante der unterlagerten Regelkreise zu verhältnismäßig
langen Einregelzeiten. Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie geht aus von
der Erkenntnis, daß die Dynamik des Spannungsregelkreiaes dadurch unter Umständen
erheblich verbessert werden kann, wenn die Kreisstromregelung parallel auf beide
Stromrichter wirkt. Dazu ist jedoch eine direkte Erfassung des Kreisstromes erforderlich.
Die erwähnte Aufgabe, eine Anordnung zur Regelung des Kreisstromes zu verbessern,
wird erfindungegemäß dadurch gelöst, daß der Kreisetrom aus der Summe der
Ströme der beiden Stromrichter
und des LastBtromes im Gleichstromkreie
abgeleitet ist. Im Gleichstromkreis des Stromrichters kann zu diesem Zweck vorzugsweise
ein Gleichstromwandler mit gegensinnig in Reihe geschalteten Wechselstromwicklungen
angeordnet sein, dessen Sekundärstrom über einen ersten Doppelweggleichrichter einem
Lastwiderstand zugeführt ist, der mit zwei weiteren Widerständen in Reihe geschaltet
ist, die jeweils über einen Doppelweggleichrichter an die Stromwandier eines der
Stromrichter derart angeschlossen sind, daß ihre Ströme dem Strom des ersten Doppelweggleichrichters
entgegengerichtet sind. Der in den Widerständen-fließende, dem Kreisstrom proportionale
Strom kann zweckmäßig geglättet werden und einem Kreiastromregler als Stromistwert
zugeführt werden, dessen Ausgangseignal den Eingängen der Steuereinrichtungen für
die beiden Stromrichter parallel vorgegeben ist. Somit werden die Spannungen der
beiden Stromrichter über die beiden Steuer8ätze gegeneinnig ausgesteuert. Zur weiteren
Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der in Figur
1 eine Anordnung zur Regelung des Kreisstromes von Umkehrstromrichtern schematisch
veranschaulicht ist, die zur Speiaung eines Gleichstromzwischenkreises einer Umrichteranordnung
dienen. In Figur 2 sind weitere Einzelheiten eines Teiles der Figur 1 dargestellt.
Nach Figur 1 ist eine,Drehatromasynchronmaschine 2 über einen fremdgeführten
und selbstgesteuerten Stromrichter 3p der beispielsweise Thyristoren enthalten
kann und einen Gleichstromzwischenkreie
4 sowie zwei Stromrichter
5 und 6 in Kreuzschaltung an die beiden Sekundärwicklungen
7 und 8 eines Stromrichtertransformatore 10 angeschlossen,
der primärseitig von einem Drehstromnetz gespeist sein soll. Die Wecheelspannungszuleitungen
des Stromrichters 5 enthalten einen dreiphaeigen Stromwandler 15,
der in Stern geschaltet ist und dessen freie Anschlußklemmen 12, 13 und 14
mit einem Doppelweggleichrichtet 36 einer in Figur 2 näher erläuterten Anordnung
20 zur Differenzbildung der Hauptströme verbunden sind. In gleicher Weise ist In
den Wechselapannungszuleitungen des Stromrichters 6 ein dreiphaniger Stromwandler
16 vorgesehen, dessen freie Wicklungsenden 17, 18 und 19 mit
einem Doppelweggleichrichter 39 der Anordnung 20 verbunden sind. Im Gleichetromzwischenkreie
4 ist ein Gleichstromwandler 22 mit zwei gegeneinnig in Reihe geschalteten und an
Wechselspannung anliegenden Wicklungen angeordnet, dessen Anschlußklemmen
23 und 24 ebenfalls an einen Doppelweggleichrichter 43 der Anordnung 20 angeschlossen
sind. Der Gleichstromzwisch#nkreia enthält ferner eine Glättungseinrichtung, die
zweckmäßig aus einem Kondensator 25 und zwei Glättungsdroszeln
26 und 27 bestehen kann. Die beiden Glättungsdronseln dienen sowohl
zur Glättung den Lantetromen, als auch zur Begrenzung«den Kreinetrom es zwischen
den Stromribhtern 5 und 6.
Von der Anordnung 20 wird ein dem Kreinstrom
der Stromrichter 5 und 6 proportionalen Eingangegignal einen
Kreinetrouregler 30
als Stroxletwort vorgegeben, dessen weiterem Eingangvon
einem
in der Figur nicht näher dargestellten Sollwertgeber über
eine Eingangsklemme 31 ein Sollwert für den Kreisstrom vorgegeben werden
kann. Der Ausgang des Kreisstromreglers 30 ist parallel mit den Eingängen
der beiden Steuereinrichtungen 32 und 33 für die Stromrichter
5 und 6 verbunden. Die Steuereinrichtungen 32
und
33 bewirken somit eine gegeneinnige Aussteuerung der Spannungen der beiden
Stromrichter 5 und 6. Ferner kann ein Regler 34 zur Regelung der Spannung
im Gleichstromzwischenkreie 4 vorgesehen sein, der die Spannung der beiden Stromrichter
5 und 6 über die beiden Steuereinrichtungen 32 und
33 gleichainnig .aussteuert. Nach Figur 2 werden in der Anordnung 20 die
Ströme des Wandlers 15 über den Doppelweggleichrichter 36 mit ungesteuerten
Ventilen 37 in Brückenschaltung einem Bürdenwiderstand 38 zugeführt.
In gleicher Weise werden die Ströme des Wandlern 16 über den Doppelweggleichrichter
39 mit ungesteuerten Ventilen 40 in Brückenachaltung einem Bürdenwiderstand
41 zugeführt. Im Motorbetrieb der angeschlossenen Drehatrommaschine 2 soll beiapfelaweise
der Stromrichter 5 über den Gleichstromzwiechenkrein 4 und den Stromrichter
3 den Notorstrom liefern. Dann fließt über den Widerstand 38 sowohl
der Lantetrom I als auch der Kreiastrom IKP der auch Uber die Thyristoren den Stromrichtern
6 fließt. Demo Bürdenwiderstaftd 41 wird somit ein.dem Kreinetrom porgortionaler
Strom zugeführt. Von dem Gleichstromwandler 22 wird ein dem Gleichstrom I und damit
den Notorstron proportionaler Strom über den Doppelweggleichrlohter 43 mit ungenteuerten
Ventilen
44 in Brückenschaltung einem Bürdenwiderstand 45 derart
zugeführt, daß die Stromrichtung der Richtung der Ströme in den Widerständen
38 und 41 entgegengerichtet ist. An den Ausgangsklemmen der Anordnung 20,
von*denen bei Ver-.wendung von kontaktlosen elektronischen Schaltelementen in den
Steuer- und Regeleinrichtungen der Anlage unter Umständen eine Klemme geerdet sein
kann, fließt somit ein dem Kreisstrom der Stromrichter 5 und 6 proportionaler
Strom (1 + I K ) + 1 K - I =-2 I Ke Dieser dem Kreisstrom proportionale
Strom, der nach der Erfindung am Ausgang der Anordnung, beispielsweise durch einen
Kon-01 densator 46, geglättet wird, kann über eine nicht näher bezeichnete Ausgangsklemme
dem Eingang des Kreiastromreglers 30
als Istwert für den Kreiastrom vorgegeben
werden, welcher entsprechend der Regelabweichung an seinem Eingang auf die Steuereinrichtungen
32 und 33 für die Stromrichter 5 und 6 einwirkt.Arrangement for regulating the circuit currents from converters in reverse circuit The invention relates to an arrangement for regulating the circuit currents from converters in reverse circuit, in particular in cross circuit, with current transformers in the AC voltage lines. To feed electrical drives with frequent and rapid changes in the direction of rotation, inverters are preferred. Reversing circuits with valve systems in cross or counter-parallel circuit can be circular. can be carried out with or without current. The circulating current represents a great load, which prevents the converters from working in intermittent operation. As a result, on the one hand, a straight transition of the rectifier and inverter characteristics is achieved and, on the other hand, the high gain of the converter is maintained even with a very small Laatetrom. In addition, both converters are controlled to the voltage of the connected machine at any point in time in the case of circuit-loaded operation or, when feeding a converter machine, to the voltage of the DC intermediate circuit, so that they are constantly ready to take over the load immediately. This property is particularly important when spinning a DC intermediate circuit to which an inverter with thyriators is connected , which are particularly sensitive to overvoltages. Since there is practically no dead time in the control when the current direction is changed in the electric power converter operation, there can be no voltage peaks due to the lack of regulation during this dead time. In the event that energy is to be returned to the feeding AC or three-phase network, the line-commutated converters for feeding the DC intermediate circuits are generally reversible converters with most circular-current operation. The circulating current represents an additional load for the valves of the converter and for the transformer. The aim is therefore to keep the circulating current as small as possible. Furthermore, as is known, the circular flow should remain at least approximately constant for various reasons. It can therefore also be regulated to a specified value. For this purpose, voltage regulation with subordinate current regulation can be provided. A current regulator is then assigned to each of the two converters, over which a common regulator, for example a voltage or speed regulator, is superordinate. The actual current value is fed to the current regulators from anode current transformers, which are arranged in the AC voltage supply lines. In addition, the current regulators are given a current setpoint for the circulating current. However, this arrangement has the disadvantage of a relatively large effort and leads to relatively long adjustment times, mainly because of the larger time constant of the subordinate control loops. The invention avoids these disadvantages. It is based on the knowledge that the dynamics of the voltage control loop can be considerably improved if the circulating current control acts in parallel on both converters. However, this requires direct detection of the circulating current. The mentioned object of improving an arrangement for regulating the circulating current is achieved according to the invention in that the circulating current is derived from the sum of the currents of the two converters and the load current in the direct current circuits. For this purpose, a direct current converter with alternating current windings connected in series in opposite directions can preferably be arranged in the direct current circuit of the converter the converters are connected in such a way that their currents are opposite to the current of the first full-wave rectifier. The current flowing in the resistors and proportional to the circulating current can expediently be smoothed and fed as an actual current value to a circulating current regulator, the output signal of which is given in parallel to the inputs of the control devices for the two converters. In this way, the voltages of the two converters are controlled in opposite directions via the two control sets. To further illustrate the invention, reference is made to the drawings in which an arrangement is illustrated schematically for the regulation of the circulating current of reverse power converters in Figure 1, which are used to Speiaung a DC intermediate circuit of a converter arrangement. In FIG. 2, further details of a part of FIG. 1 are shown. According to FIG. 1 , a rotary asynchronous machine 2 is connected to the two secondary windings 7 and 8 of a converter transformer 10 via an externally guided and self-controlled converter 3p which can contain, for example, thyristors and a DC intermediate circuit 4 and two converters 5 and 6 in a cross connection to the two secondary windings 7 and 8 of a converter transformer 10, which is fed on the primary side from a three-phase network should be. The alternating voltage supply lines of the converter 5 contain a three-phase current transformer 15 which is connected in star and whose free terminals 12, 13 and 14 are connected to a full-wave rectifier 36 of an arrangement 20, explained in more detail in FIG. 2, for forming the difference between the main currents. In the same way, a three-phase current transformer 16 is provided in the alternating voltage supply lines of the converter 6 , the free winding ends 17, 18 and 19 of which are connected to a full-wave rectifier 39 of the arrangement 20. In the DC intermediate circuit 4 there is a DC / DC converter 22 with two oppositely connected in series windings connected to AC voltage, the terminals 23 and 24 of which are also connected to a full wave rectifier 43 of the arrangement 20. The direct current intermediate circuit also contains a smoothing device which can expediently consist of a capacitor 25 and two smoothing chokes 26 and 27 . Serve the two Glättungsdronseln both for smoothing the Lantetromen, as well as to limit 'the Kreinetrom it and 6. From the assembly 20 a 5 and 6 proportional to the kallikrein current of the power converter Eingangegignal 30 is given a Kreinetrouregler as Stroxletwort between the Stromribhtern 5, which further Eingangvon a setpoint generator, not shown in detail in the figure, a setpoint value for the circulating current can be specified via an input terminal 31. The output of the circulating current regulator 30 is connected in parallel to the inputs of the two control devices 32 and 33 for the converters 5 and 6. The control devices 32 and 33 thus cause a mutual control of the voltages of the two converters 5 and 6. Furthermore, a regulator 34 can be provided to regulate the voltage in the DC intermediate circuit 4, which controls the voltage of the two converters 5 and 6 via the two control devices 32 and 33 at the same time. According to FIG. 2, in the arrangement 20, the currents of the converter 15 are fed to a load resistor 38 via the full-wave rectifier 36 with uncontrolled valves 37 in a bridge circuit. In the same way, the currents of the converter 16 are fed to a load resistor 41 via the full-wave rectifier 39 with uncontrolled valves 40 connected to a bridge. In the motor operation of the connected rotating machine 2, the converter 5 should deliver the emergency power via the DC link 4 and the converter 3. Then both the Lantetrom I and the circular current IKP flows through the resistor 38 , which also flows through the thyristors to the converters 6 . Demo Burdenwiderstaftd 41 is thus a porgortionaler current supplied to the Kreinetrom. A current proportional to the direct current I and thus the Notorstron is fed from the direct current converter 22 via the Doppelweggleichrlohter 43 with uncontrolled valves 44 in a bridge circuit to a load resistor 45 in such a way that the direction of the current is opposite to the direction of the currents in the resistors 38 and 41. A current proportional to the circulating current of the converters 5 and 6 flows (1 + IK ) + 1 K - I = -2 I Ke This current proportional to the circulating current, which according to the invention is smoothed at the output of the arrangement, for example by a capacitor 46, can be fed to the input of the circulating current controller via an output terminal (not shown) 30 can be specified as the actual value for the loop current, which acts on the control devices 32 and 33 for the converters 5 and 6 in accordance with the control deviation at its input.