DE1638020B2

DE1638020B2 - Steuereinrichtung fuer einen netzgefuehrten mehrphasigen ruhenden stromrichter

Info

Publication number: DE1638020B2
Application number: DE19681638020
Authority: DE
Inventors: John Desmond Stafford Ainsworth (Grossbritannien)
Original assignee: The English Electric Co. Ltd., London
Priority date: 1967-02-03
Filing date: 1968-02-02
Publication date: 1976-09-16
Also published as: SE340312B; DE1638020A1; JPS4912526B1; US3474321A; CH484554A; GB1171953A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Lieferung der Ziindimputse an die Ventile eines netzgeführten mehrphasigen, als Wechselrichter betriebenen ruhenden Stromrichters, dessen Löschwinkel auf einen Sollwert geregelt wird.

Aus AEG-Mitteilungen 1951, Seiten 210 bis 220 (insbesondere Seiten 217 bis 219) ist eine Steuereinrichtung dieser Art bekannt, bei welcher die Zeitsteuerung der Zündiinpulse für die steuerbaren Ven-

tile, bei denen es sich um gittergesteuerte Quecksilberröhren handelt, in einer festen Phasenbeziehung bezüglich der Wechselstromspeisespannung durch einzelne Verzögerungsschaltungen in Abhängigkeit von den direkt gemessenen Istwerten des Löschwin-

kels jedes Ventils erfolgt, die durch Gleichspannungs-Steuersignale wiedergegeben werden. Diese Signale werden mit einer den gewünschten Sollwert des Löschwinkels darstellenden stabilisierten Bezugsspannung verglichen und die 2LündwinkeI der steuer- baren Ventile entsprechend so vorverlegt bzw. verzögert, wie dies erforderlich ist, um den Ist-Löschwinkel konstant auf dem Sollwert zu halten.

Bei diesem bekannten Stromrichter haben nennenswerte harmonische Komponenten oder eine Asymmetrie in der dem Stromrichter zugeführten Wechselstromspeisespannung, beispielsweise nach Betrag oder Phase ungleiche Werte der Spannungen in den einzelnen Phasen, ungleiche Abstände zwi-

sehen den Zündimpuisen zur Folge, da deren zeitliche Einleitung in einer festen Phasenb^ziehung zu der Speisewechselspannung erfolgt. Derartige ungleiche Abstände der Zündimpulse haben die Erzeugung harmonischer Komponenten zur Folge, welche sich von den theoretisch vorhersehbaren Hannonischen, für welche normalerweise Filter vorgesehen werden, unterscheiden; daraus resultiert eine Gleichstromkomponente in den Sekundärwicklungen des Wechselstromtransformators, welche zu einer Verzerrung der Primärströme führt.

Das Auftreten nicht vorhersehbarer harmonischer Komponenten ist besonders problematisch, falls die effektive Wechselstromimpedanz des Systems, d.h. die vom Stromrichter aus gesehene Wechselstromimpedanz einschließlich der Generatoren, Verbraucherlasten, harmonischen Filter usw. hoch ist, da die Hauptanteile der an den Klemmen des Wechselstromsystems erzeugten harmonischen Spannungskomponenten das Produkt des harmonischen Stroms und der Effektiv-Wechselstromimpedanz des Systems bei jeder Frequenz sind und daher hohe Werte annehmen, falls diese Impedanz groß ist.

In der älteren deutschen Patentanmeldung gemäß der DOS 1613632 ist eine Steuereinrichtung für die Lieferung der Zündimpulse an mehrere steuerbare Ventile, beispielsweise Quecksilbersumpfventile oder Thyristoren, eines netzgeführten ein- oder mehrphasigen statischen Stromrichters vorgeschlagen. Diese Schaltung weist einen für alle Phasen gemeinsamen Oszillator zur Erzeugung der Zündimpulse auf, dessen Ausgangsfrequenz zur Verstellung der Zündwinkel der gesteuerten Ventile veränderbar ist; die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Oszillator keine Ausgangsimpulse erzeugt, welche Zündwinkel der gesteuerten Ventile unterhalb eines vorgegebenen Mindestwertes zur Folge hätten, und daß der Oszillator Ausgangsimpulse entsprechend einem vorgegebenen maximalen Zündwinkel erzeugt, falls er nicht bereits zuvor einen Ausgangsimpuls erzeugt hat. Wahlweise ist zusätzlich eine Änderung des vorgegebenen maximalen Zündwinkels in Abhängigkeit von sich ändernden Spannungs- und Strombedingungen vorgesehen, um einen im wesentlichen konstanten Löschwinkel zu erhalten. Es handelt sich nicht um einen Regelkreis für den Löschwinkel, sondern um einen Steuerkreis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art durch das Auftreten nicht vorhersehbarer harmonischer Komponenten in der Spannung des Wechselstromnetzes bedingte Unregelmäßigkeiten der Zündwinkel zuverlässig zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Erzeugung der Zündimpulse für die Ventile des Stromrichters ein für alle Phasen gemeinsamer Oszillator vorgesehen ist, dessen Frequenz in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert des Löschwinkels im Sinne einer Beseitigung dieser Differenz gesteuert wird, wobei die Istwerte der Löschwinkel aller Phasen gemessen werden und jeweils nur die Phase mit dem kleinsten Löschwinkel-Istwert für die Steuerung des Oszillators wirksam ist.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird ein konstanter Abstand der Zündimpulse während des stationären Betriebs gewährleistet, d. h. beispielsweise ein Abstand von 60° bei einem sechspulsigen Stromrichter; dieser Abstand wird auch dann genau eingehalten, falls in den Wechselstromkreisen eine erhebliche Asymmetrie vorliegt; gleichzeitig wird ein mit einer zuverlässigen Kommutierung vereinbarer größtmöglicher Zündwinkel aufrechterhalten, indem die Zündimpulse durch die Steuerung in dem Winkelbereich maximaler Sicherheit gehalten werden.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung arbeitet in der Weise, daß im stationären Zustand im wesentlichen die Phasenlage des Oszillators bezüglich der Speisewechselspannung und nicht die Oszillatorfrequenz gesteuert wird; die Oszillatorfrequenz weicht vielmehr nur bei Änderungen in den Systembedingungen vorübergehend von ihrem stationären Wert ab.

¹S Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß ein durch den Oszillator betätigter Ringzähler vorgesehen ist, daß die Zündimpulse den Ventilen des Stromrichters von den entsprechenden Stufen des Ringzählers aus zugeführt werden, daß jeder Stufe des Ringzählers ausgangsseitig eine Meßschaltung zugeordnet ist und die Meßschaltungen nacheinander durch die Stufen in Tätigkeit gesetzt werden, um den Löschwinkel des Ventils zu messen, von dem die Kommutierung gerade ausgegangen ist. Vorzugsweise kann nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen sein, daß alle Meßschaltungen mit dem Oszillator über eine Wählschaltung verbunden sind, die so ausgebildet ist, daß dem Oszillator jeweils nur dasjenige Signal zugeführt wird, welches den kleinsten Löschwinkel repräsentiert, der während jeder Periode mit Hilfe der Meßschaltungen gemessen wird.

Im einzelnen kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, daß jede Meßschaltung einen Funktionsgenerator, mittels dessen eine vorbestimmte Änderungsgeschwindigkeit einer Spannung in dem Augenblick eingeleitet wird, in welchem die Kommutierung zwischen zwei Ventilen beendet ist, sowie eine Steuerschaltung umfaßt, mittels deren diese Spannung im Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Spannung an dem Ventil, von welchem die Kommutierung ausgegangen ist, abgefragt wird, wobei die in diesem Zeitpunkt herrschende Spannung das Eingangssignal für den Oszillator bildet. Der Zeitpunkt, in welchem die Kommutierung zwischen zwei zugehörigen Ventilen beendet ist, wird dabei durch die Beziehung wt = a + u wiedergegeben, darin bedeuten w die Kreisfrequenz der Speisewechselspanr.ung, t die Zeit, gemessen vom Zeitpunkt der natürlichen Kommutierung desjenigen Ventils, an welches die Kommutierung von dem Ventil übergegangen ist, dessen Löschwinkel gemessen wird; und u den Komin utierungs-Überlappungswinkel. Die im Augenblick des Abfragens vorhandene Spannung dient als Eingangssignal für den Oszillator, und die Frequenz dei durch den Oszillator erzeugten Impulse richtet siel· nach der Größe dieser Spannung; da die Periode zwischen der Einleitung der Spannungsänderung unc dem Zeitpunkt, in welchem die Spannung danac't abgefragt wird, dem Löschwinkel γ entsprich (wt — π = a + u = y), hängt somit die Frequen; des Oszillators von dem Löschwinkel ab.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibun) eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungei näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer mi

sechs Impulsen arbeitenden Stromrichterschaltung; Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der ii

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Fig. 1 angedeuteten Steuerschaltung;

Fig. 3a bis 3p zeigen Wellenformen, die an verschiedenen Punkten der Schaltungen nach Fig. 1 und Fig. 2 erscheinen;

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Austührungstorm der Steuerschaltung nach Fig. 2.

In Fig. 1 erkennt man eine mit sechs Impulsen arbeitende Stromrichterschaltung mit sechs Quecksilbersumpfröhren 1 bis 6. Die gezeigte Schaltung umfaßt eine Quelle 7 für einen dreiphasigen Wechselstrom, der der in Form einer Sternschaltung angeordneten Primärseitc eines Transformators 8 zugeführt wird, dessen Sekundärwicklungen jeweils mit den Anoden-Kathoden-Knotenpunkten der in Reihe geschalteten Röhren 1 und 4 bzw. 3 und 6 bzw. 5 und 2 verbunden sind. Die Kathoden der Röhren 1, 3 und 5 sind gemeinsam über eine Glättungsdrossel 10 mit einer Gleichstromklemme 9 verbunden, während die Anoden der Röhren 4, 6 und 2 gemeinsam an eine zweite Gleichstromklemme 11 angeschlossen sind.

Das Ausgangssignal der Wechselstromquelle wird ferner einer in Dreieckschaltung angeordneten Primärwicklung eines Spannungstransformators 12 zugeführt, dessen Sekundärwicklung als Diametralsternschaltung ausgebildet ist, so daß einer Gittersteuereinrichtung 13 ein sechsphasiges Eingangssignal zugeführt wird. Diese Einrichtung arbeitet so, daß sie den Zündwinkel α der Rohren während des Wechselrichterbetriebs, d.h. dann, wenn 90" < α <ξ 180° ist, in Abhängigkeit vom kleinsten Löschwinkel steuert, der bei irgendeiner der Röhren vorhanden ist; diese letztere Größe wird auf eine noch zu beschreibende Weise gemessen, und die Steuerung erfolgt unter dem Einfluß von Eingangssignalen, die sowohl dem Transformator 12 als auch Fühlwicklungen 14, 15 und 16 entnommen werden, welch letztere mit den Sekundärwicklungen des Transformators 8 gekoppelt sind. Genauer gesagt umfassen die Fühlschaltungen einen mit einem Mittelabgriff versehenen Differenzierungs-Stromtransformator,d.h. einen Stromtransformator, dessen Kern mit einem Luftspalt versehen ist, und der mit einem sehr hohen Belastungswiderstand, d.h. im wesentlichen mit einem offenen Stromkreis, arbeitet.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Steuereinrichtung 13 einen Ringzähler 18, dessen Zählgeschwindigkeit durch einen spannungsgesteuerten Oszillator 19 bestimmt wird, welcher seinerseits in Abhängigkeit vom kleinsten Löschwinkel γ gesteuert wird, der mit Hilfe der Schaltungen 20 gemessen wird. Die Schaltungsteile 19 und 20 bilden somit zusammen mit dem Ringzähler 18 eine Steuereinrichtung mit einer geschlossenen Schleife, wobei die Zündimpulse für die Quecksilberröhren einem parallelen Ausgang der betreffenden Zählerstufen über Differenzierungsschaltungen 22 entnommen werden.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 13 an Hand von Fig. 2 in Verbindung mit den in Fig. 3 a bis 3p gezeigten Wellenformen beschrieben; diese Wellenformen entsprechen den Leitfähigkeitszuständen bestimmter Stromrichterröhren, und es sind Wellenformen dargestellt, die an verschiedenen Punkten der Meßschaltung 20 auftreten, welche der Röhre 3 zugeordnet ist.

Der Ringzähler 18 umfaßt sechs Stufen 23 bis 28 und wird normalerweise von dem Oszillator 19 aus mit der sechsfachen Frequenz des Systems angetrieben, wobei alle Stufen nacheinander ein Ausgangssignal in Form eines Rechteckimpulses mit der nominellen Länge von 60 elektrischen Graden erzeugen. Diese Impulse werden in den Differenzierungsschaltungen 22 differenziert, und die resultierenden positiven nadeiförmigen Impulse, die an der Vorderflanke dieser Impulse erzeugt weiden, bilden die Zündimpulse für die Quecksilberröhren. Fig. 3a zeigt den Rechteckimpuls, der der Differenzierungsschaltung 22 durch diie Stufe 25 zugeführt wird, und Fig. 3b zeigt den resultierenden Zündimpuls, der aus dem Impuls nach Fig. 3 a für die Röhre 3 abgeleitet wird, wobei für diese Röhre wt = α ist. Der nachfolgende Zündimpuls fur die Röhre 4 ist in Fig. 3c dargestellt. Beim Zuführen des Zündimpulses zu der Röhre 3

•5 steigt deren Stromstärke gemäß Fig. 3d an, während der durch die Röhre 1 fließende Strom, von der die Kommutierung ausgegangen ist, gemäß Fig. 3e auf Null zurückgeht. Die Zeit, die dieser Strom benötigt, um auf Null zurückzugehen, hat einen endlichen Wert, und diese Zeitspanne erstreckt sich über eine Periode von «elektrischen Graden, wobei der Winkel «gleich dem Komrnutierungs-Überlappungswinkel ist und z.B. 20° beträgt. Die Kommutierung ist daher bei wi = a + it beendet, und in diesem Augenblick

^a5 nimmt die A.noden-Kathoden-Spannung der Röhre 1, die vorher nahezu gleich Null war, während die Röhre einen Strom leitete, jetzt gemäß Fig. 3f eine Sinusform an, die augenblicklich einen negativen Wert annimmt und die Nullachse bei wt = π kreuzt. Der Löschwinkel, d.h. die Periode, während welcher sich die Röhre vollständig entionisieren muß, bevor ihre Anodenspannung über die Kathodenspannung hinaus ansteigt, entspricht somit dem Winkel γ zwischen wt = (α + u) und wt = π.

Jetzt wird der Rechteckimpuls nach Fig. 3 a durch die Zählerstufe 25 auch einem Und-Gatter 29 zusammen mit einem Impuls zugeführt, der sich nach der Änderungsgeschwindigkeit des Stroms richtet, der durch die Röhre 1 Hießt, von der aus, wie erwähnt, die Kommutierung zu der Röhre 3 fortschreitet. Diese Änderungsgeschwindigkeit des Stroms wird durch den Differenzierungstransformator der Fühlschaltung 14 bestimmt, wie es in Fig. 3g gezeigt ist, wobei sich das Ausgangssignal von wt= α bis wt~ (a + u) er-

streckt und einem Begrenzerverstärkej 30 zugeführt wird, der aus dem Signal einen Rechteckimpuls erzeugt, dessen Periode gleich der Periode ist, für welche die Wellenform nach Fig. 3g einen kritischen Pegel überschreitet, der in Fig. 3g durch eine strichpunk-

tierte Linie angedeutet ist, das Ausgangssignal des, Begrenzerverstärkers wird einer Phasenumkehrungsstufe 31 zugeführt, deren Ausgangssignal (Fig. 3h) dem Und-Gatter 29 zugeführt wird. Der gleichzeitig auftretende Ausgangsimpuls des Uod-Gatters 29, der

in F i g. 3 j dargestellt ist, erstreckt sich über die gleiche Periode wie das in Fig. 3 h gezeigte Signal, und dieser Impuls wird einem Transistor 32 über eine weitere Phasenumkehrungsstufe 33 zugeführt, wobei der Transistor während der Dauer dieses Impulses einge-

schaltet wird, so daß ein Kondensator 34 aufgeladen wird; die Spannung dieses Kondensators ist in Fig. 3 k dargestellt. Am Ende des Impulses wird der Transistor 32 abgeschaltet, und der Kondensator 34 entlädt sich in Richtung auf die negative Speisespannung, bis der

Entladungsvorgang etwa auf dem Erdpotential durch eine Diode 36 unterbrochen wird. Die Spannung an dem Kondensator 34 wird an den Emitter eines Transistors 38 angelegt, der in Abhängigkeit von einem

Impuls leitfähig gemacht wird, welcher der Sekundärwicklung des Spannungstransformators 12 entnommen wird.

Genauer gesagt ist die Sekundärspannung, die der Meßschaltung 20 zugeführt wird, welche der Röhre 3 zugeordnet ist. gemäß Fig. 3m eine Sinuswelle, die die Nullachse im gleichen Zeitpunkt und im gleichen Sinne kreuzt wie die Anoden-Kathoden-Spannung der Röhre 1. Die positive Hälfte dieses alternierenden liingangssignals wird durch einen Begrenzerverstärker 39 verstärkt (Fig. 3 n), so daß ein Rechteckimpuls erzeugt wird; dieser Rechteckimpuls wird dann durch die Differenzierungsschaltung 40 differenziert, und der posi'ive nadeiförmige Impuls (Fig. 3p) wird der Basis des Transistors 38 zugeführt, um diesen Transistor während der kurzen Dauer dieses nadeiförmigen Impulses einzuschalten, der bei jeder Röhre während jeder Periode einmal auftritt. Mit dem Kollektor des Transistors38 ist ein Kondensator 41 verbunden, dessen Kapazität im Vergleich zu dem Kondensator 34 klein ist. der an den Emitter des Transistors angeschlossen ist. Die Wirkung der Zuführung des nadelförmigen Impulses bzw des »Abfrage«-Impulses zur Basis des Transistors 38 besteht darin, daß der Transistor veranlaßt wird, die Spannung des Kondensators 41 auf dem Wert zu halten, der an dem Kondensator 34 im Augenblick der Zuführung dieses Abfrageimpulses herrscht, d.h. wenn wt = π. Wenn der wirk- >ame Widerstand an dem Kondensator 41 sehr hoch ist, wobei der Transistor 38 praktisch im nicht leitfähi-L'cn Zustand eine Unterbrechung des Stromkreises bildet, bleibt die Spannung an diesem Kondensator daher zwischen den Abfrageimpulsen auf einem im wesentlichen konstanten Wert, wie es in Fi g. 3 k durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist.

Somit richte! sich die Spannung, die an dem Kondensator 41 zwischen den Abfrageimpulsen erscheint, d.h. während der Dsuer einer Periode, nach dem I nsehwinkel y d;r Röhre, von der die Kommutation .!iisgegangen ist; denn wenn y zunimmt, wird die Spannung an dem Kondensator 34 auf einen Wert abgesunken sein, der niedriger ist als der Wert bei wt = .τ, und wenn umgekehrt y abnimmt, wird sich die Spannung in diesem Augenblick auf einem höheren Wert befinden, wobei die Entladungswellenform dieses Kondensators stets eine feste Form hat und in dem Augenblick eingeleitet wird, in welchem der Strom durch die Röhre 1 den Nullpunkt durchläuft ( wt = a + u).

Die sechs konstanten Ausgangsspannungen der Meßschaltungcn 20 werden jeweils über eine von sechs Dioden 43 einem gemeinsamen Eingang des spannungsgesteuerten Oszillators 19 zugeführt, wobei die resultierende Spannung an diesem Eingang somit gleich der höchsten Spannung ist, die von irgendeinem der Meßkreise abgegeben wird, so daß die resultierende Spannung dem kleinsten Löschwinkel y entspricht.

Der Eingangskreis des Oszillators 19 umfaßt eine Integrationsstufe 44, die eine rampenförmige Spannungliefert, wobei die Änderungsgeschwindigkeit zur Eingangsspannung proportional ist; diese rampenförmige Spannung wird einem Pegeldetektor oder einer Triggerschaltung 45 zugeführt. Die Schaltung 45 triggert ihrerseits einen Impulsgenerator 46 bei einem vorbestimmten Pegel der Rampenspannung, so daß ein Impuls dem Eingang des Ringzählers 18 zugeführt wird, wobei die Integrationsstufe 44 über eine Rückkopplungsschleife auf Null zurückgestellt wird. Da nach setzt sich das Arbeitsspiel fort.

Der spannungsgesteuerte Oszillator führt somii dem Ringzähler eine Reihe von Impulsen mit einei Folgegeschwindigkeit zu, die zu seiner Eingangs-Gleichspannung proportional ist. Beim eingeschwungenen Zustand ist diese Spannung im wesentlicher konstant; sie hat einen solchen Wert, daß die Ausgangsfrequenz des Oszillalors genau gleich dem Sechsfachendet Ausgangsfrequenz des beschriebener Stromrichters ist, wobei die Phase des Ausgangsim pulses des Ringzählers gegenüber den Leitungswechselspannungen, d.h. dem Winkel a, einen solcher Wert hat, daß sich der gewünschte Löschwinkel γ ergibt. Wenn sich der Löschwinkel verkleinern sollte nimmt die Oszillatorsteuerspannung zeitweilig zu, um die Folgefrequenz der dem Oszillator zugeführten Impulse zu erhöhen und so die Züridimpulse vorzuverlegen, so daß der Winkel α kleiner gemacht wird, wa« zur Folge hat, daß der Löschwinkel y entsprechenc größer gemacht wird, um diese Verkleinerung auszugleichen. Wenn dagegen der Löschwinkel zunehmer sollte, verringert sich die Impulsfolgefrequenz des Oszillators zeitweilig, um die Zündimpulse zu verzögern wobei die Rückkopplung stets entsprechend derr kleinsten Löschwinkel zur Wirkung kommt, der be irgendeiner der sechs Röhren auftritt.

Wie schon erwähnt, ist die dem Oszillator zugeführte Steuerspannung während des Betriebs im eingeschwungenen Zustand konstant, wobei die Abstände zwischen einem Zündimpuls und dem nächster Impuls gleich groß sind bzw. 60 elektrischen Grader entsprechen, und wobei die Steuerschaltung ständig so arbeitet, daß das Bestreben besteht, diesen Abstanc konstant zu halten.

Ferner ist die Schaltung von Änderungen der Frequenz des Wechselstromsystems unabhängig, denr wenn die Frequenz z. B. halbiert wird, wird der Löschwinkel y in absoluten Zeiteinheiten gemessen verdoppelt, bzw. er behält in elektrischen Graden gemessen den gleichen Wert bei, wobei die dem Oszillator zugeführte Steuerspannung abnimmt, um die Zündimpulse im erforderlichen Ausmaß zu verzögern.

Es sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht aul das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, und daß man im Rahmen der Erfindung verschiedene Abänderungen vorsehen kann. Beispielsweise besteht in dem vorstehend beschriebener Ausführungsbeispiel das Verfahren zum Ermitteln dei Zeitpunkte, in denen die Röhrenspannungen die NuIIinie durchlaufen, darin, der Steuerschaltung eir Eingangssignal zuzuführen, das geeigneten Sekundärwicklungen des Haupttransformators 12 entnommer wird. Jedoch kann eine solche Anordnung zuFehlerr führen, die auf den Transformatormagnetisierungs strom und schwankende Werte der Stromstärke in der Gleichstromleitungen zurückzuführen sind; diese Fehler können leicht dadurch vermieden werden, da£ man den Spannungstransformator 12 an die Sekundärwicklung des Transformators 8 anschließt. Alternativ kann mit einem direkteren Verfahren gearbeitei werden, das darin besteht, die Anoden-Kathoden-Spannung jeder einzelnen Röhre direkt zu überwa- chen, so daß man auf direktem Wege eine proportionale Spannung erhält.

Ferner ist es möglich, den Augenblick des Null durchgangs des Stroms bei jeder Röhre dadurch zu

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ermitteln, daß man einen differenzierenden Stromtransformator direkt in Reihe mit jeder Röhre anordnet, statt diesen Transformator in dem Wechselstromsystem vorzusehen; bei dieser Anordnung wird die Erzeugung der in Fig. 3g gezeigten zweiten Störimpulse vermieden. Weiterhin kann der differenzierende Strom transformator selbst alternativ eine Gegeninduktivität umfassen, oder man kann eine gewöhnliche Induktivität im Sekundärteil eines Stromtransformators bekannter Art vorsehen.

Weiterhin kann man zusätzliche Schaltungsmittel vorsehen, die eine »Impulse-Rückkopplungskorrektur während der Übergänge zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen bewirken, welche andernfalls bei irgendeiner der Röhren zu Fehlern bezüglich des Löschwinkels γ führen. Eine solche abgeänderte Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt; bei dieser Anordnung ist die Erdungsverbindung des Kondensators 41 bei allen Schaltungen 20 fortgelassen, und die Schaltungen 20 sind mit dem Knotenpunkt zwischen zwei Widerständen 47 und 48 verbunden, die zwischen Erde und dem Eingang der Integrationsstufe 44 des Oszillators 19 liegen. Ein zusätzlicher Widerstand 49 ist in die normale Rückkopplungsschleife eingeschaltet, die von den Schaltungen 20 aus zu der Integrationsstufe führt. Beim eingeschwungenen Betriebszustand, bei dem sich der Kondensator 41 in dem Augenblick schon auf der richtigen Spannung befindet, in welchem der Abfrageimpuls dem Transistor 38 zugeführt wird, erscheint keine Spannung an dem geerdeten Widerstand 47, und daher wird dem Eingangssignal für den Oszillator keine zusätzliche Spaniiung beigefügt. Wenn jedoch während eines Übergangs auf einen anderen Betriebszustand der Löschwinkel für irgendeine Röhre einen Fehler aufweist, während der Abfrageimpuls zugeführt wird, erscheint eine Impulsspannung an diesem Widerstand, und ein entsprechender Stromimpuls wird dem Oszillator zugeführt und zu dem den Schaltungen 20 entnommenen Eingangssignal hinzugefügt. Der Oszillator geht auf Grund seiner Charakteristik sprunghaft in die richtige Phase; wenn man die beiden Widerstände 47 und 48 auf geeignete Weise wählt, kann man dafür sorgen, daß dieser »Sprung« sehr weitgehend den richtigen Löschwinkel liefert, bei dem die nächste Röhre gezündet wird. Hierauf können dann kleinere Korrektu-

>5 ren folgen, so daß sich die Schaltungen schließlich so einspielt, daß der richtige Löschwinkel innerhalb einer Zeitspanne erzielt wird, die einigen wenigen Sechsteln einer Periode entspricht.

Bei der beschriebenen Steuerschaltung kann man ferner eine Anordnung vorsehen, die den Zündwinkel α zwischen einer Obergrenze und einer Untergrenze hält, damit verhindert wird, daß der Oszillator beim Auftreten heftiger Übergangserscheinungen seinen Synchronismus vollständig verliert.

*5 Zwar wurde die erfindungsgemäße Schaltung bezüglich eines mit sechs Impulsen arbeitenden Stromrichters beschriebern, doch sei bemerkt, daß sich die Erfindung ebenso gut bei Stromrichtern anwenden läßt, die mit einer anderen Zahl von Impulsen arbeiten, wenn man die Zahl der Stufen des Ringzählers und die zugehörigen Schaltungen auf geeignete Weise ändert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für die Lieferung der Zündimpulse an die Ventile eines netzgeführten mehrphasigen, als Wechselrichter betriebenen ruhenden Stromrichters, dessen Löschwinkel auf einen Sollwert geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Zündimpulse für die Ventile (1 bis 6) des Stromrichters ein für alle Phasen gemeinsamer Oszillator (19) vorgesehen ist, dessen Frequenz in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert des Löschwinkels im Sinne einer Beseitigung dieser Differenz gesteuert wird, wobei die Istwerte der Lösch- *5 winkel aller Phasen gemessen werden und jeweils nur die Phase mit dem kleinsten Löschwinkel-Istwert für die Steuerung des Oszillators (19) wirksam ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Oszillator (19) betätigter Ringzähler (18) vorgesehen ist, daß die Zündimpulse den Ventilen (1 bis 6) des Stromrichters von den entsprechenden Stufen des Ringzählers (18) aus zugeführt werden, daß jeder Stufe ^a5 des Ringzählers (18) ausgangsseitig eine Meßschaltung (20) zugeordnet ist und die Meßschaltungen (20) nacheinander durch die Stufen in Tätigkeit gesetzt werden, um den Löschwinkel des Ventils zu messen, von dem die Kummutierung 3» gerade ausgegangen ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Meßschaltungen (20) mit dem Oszillator (19) über eine Wählschaltung (43) verbunden sind, die so ausgebildet ist, daß dem Oszillator (19) jeweils nur dasjenige Signal zugeführt wird, welches den kleinsten Löschwinkel repräsentiert, der während jeder Periode mit Hilfe der Meßschaltungen (20) gemessen wird.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ♦» gekennzeichnet, daß jede Meßschaltung (20) einen Funktionsgenerator (32, 34), mittels dessen eine vorbestimmte Änderungsgeschwindigkeit einer Spannung in dem Augenblick eingeleitet wird, in welchem die Kommutierung zwischen zwei Ventilen (z.B. 1, 3) beendet ist, sowie eine Steuerschaltung (38 bis 41) umfaßt, mittels deren diese Spannung im Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Spannung an dem Ventil (z.B. 1), von welchem die Kommutierung ausgegangen ist, abgefragt wird, wobei die in diesem Zeitpunkt herrschende Spannung das Eingangssignal für den Oszillator (19) bildet.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die den Ventilen (1 bis 6) zugeordnete Fühleinrichtungeii (14 bis 16), die jeweils während der Dauer einer Änderung der Stromstärke in den zugeordneten Ventilen (1 bis 6) eine der Änderungsgeschwindigkeit der Stromstärke proportionale Spannung erzeugen, sowie durch einen Begrenzerverstärker (30), mittels dessen die der Fülleinrichtung (14 bis 16) entnommene Spannung in eine Rechteckwelle verwandelt wird, wobei die Hinterflanke dieser Rechteckwelle die Änderung der Spannung durch den Funktionsgenerator (32, 34) in dem Augenblick einleitet, in dem die Kommutierung zwischen den jeweiligen beiden Ventilen (z. B. 1, 3) beendet ist.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fiihleinrichfang (14 bis 16) je Phase einen differenzierenden Stromwandler oder eine Gegeninduktivität umfaßt, der bzw. die mit der zugehörigen Phase des Stromrichters in Reihe geschaltet ist.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator einen ersten Kondensator (34) umfaßt, der in Abhängigkeit von der Betätigung einer ersten Schaltvorrichtung (32) durch die Hinterflanke der von dem Begrenzerverstärker (30) gelieferten Rechteckwelle mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit entladbar ist, und daß die Abfrageschaltung einen zweiten Kondensator (41) umfaßt, der den ersten Kondensator (34) über eine zweite Schaltvorrichtung (38) überbrückt, die im Abfragezeitpunkt kurzzeitig eingeschaltet wird, wobei der zweite Kondensator (41) auf die Spannung gebracht wird, die de;r erste Kondensator (34) in dem erwähnten Abfragezeitpunkt aufweist.

S. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungs- und Entladungsweg des zweiten Kondensators (41) einen ersten Widerstand (47) enthält, der zusammen mit dem zweiten Kondensator (41) den ersten Kondensator (34) über die zweite Schaltvorrichtung (38) überbrückt, wobei der Knotenpunkt zwischen dem Widerstand (47) und dem zweiten Kondensator (41) ein Eingangssignal für den Oszillator (19) zusätzlich zu dem über die Wählschaltung (43) zugeführten Signal liefert, derart, daß die an dem Widerstand (47) beim Abfragen auftretenden Spannungsimpulse zu dem über die Wählschaltung (43) zugeführten Signal addiert werden.